Kasteel Karlstein (Tsjechisch: Karlštejn) is een 14e eeuws gotisch kasteel in Karlštejn in Tsjechië, zo'n 20 km westelijk van Praag.
Het kasteel werd gebouwd in 1348 in opdracht van Karel de Vierde, koning van Bohemen en keizer van het Heilige Roomse Rijk. Het was bedoeld als bewaarplaats voor de kroonjuwelen, heilige relikwieën en de rijksschatkist.
Het meest in het oog springende deel van het kasteel is de 60 meter hoge grote toren, die wel binnen de kasteelmuren staat, maar verder niet met de andere gebouwen van het kasteel is verbonden. Deze toren staat op het hoogste punt van de heuvel en bevat de kapel van het heilige kruis. Iets lager staat de Marian (mindere) toren, die de schatkist bevatte. Ook deze toren staat apart van de andere gebouwen. Op de tweede verdieping liggen de kapellen van de heilige maagd en Sint Catharina. Het keizerlijke paleis ligt aan de zuidoostelijke zijde van het kasteel tegen de buitenmuur. Van daaruit loopt een uitstulping van de muur naar het zuidwesten, waar zich in de zuidelijkste toren de waterput bevindt.
