Карл Фридрих Гольштейн-Готторпский (нем. Karl Friedrich, Herzog zu Holstein-Gottorp; 30 апреля 1700, Стокгольм — 18 июня 1739, Рольфсхаген) — герцог Гольштейна из рода Готторпов, отец российского императора Петра III, племянник шведского короля Карла XII (сын его сестры Гедвиги Софии), зять Петра I и Екатерины I.

В Швеции

Когда Карлу было 2 года, его отец, герцог Шлезвига Фридрих IV, погиб в ходе Северной войны. Датчане оккупировали принадлежащие ему земли, и Карл вместе с матерью был вынужден эмигрировать ко двору её брата в Швецию. Притязаниям Карла Фридриха на шведский престол после гибели дяди в 1718 году помешала королева Ульрика Элеонора, младшая сестра Карла XII.

Мир шведов с датчанами в 1720 году похоронил надежду Карла на возвращение фамильных имений, хотя его права на шведский престол продолжала отстаивать т. н. голштинская партия.

В России

Оставшись бедным родственником при шведском дворе, герцог по совету своего первого министра Бассевича в 1721 году переехал в Россию, где в рамках налаживания русско-шведских отношений по окончании Северной войны и в то же время по любви женился на Анне Петровне, дочери Петра Великого. После свадьбы он остался жить в Петербурге, причём в первые годы по смерти императора состоял одним из членов Верховного тайного совета.

Подробности о пребывании Карла-Фридриха в России известны из дневника, который вёл его камер-юнкер Берхгольц. Он аккуратно вносил записи о том, что каждый день делал герцог, как он пил, как постился, болел и лечился, в каком часу вышел из дому и т. д. С большим вниманием описаны танцы герцога, до которых он был большой охотник. Основу дневника составляет камер-фурьерский журнал.

В Голштинии

Карл Фридрих удалил Бассевича и вернулся в Голштинию в 1727 году, когда стало понятно, что его жена не сможет унаследовать вакантный русский престол. Он поселился в герцогском дворце в Киле, где у него родился сын Карл Петер Ульрих — будущий император Пётр III. С детских лет он готовил сына к неизбежности войны с датчанами за оккупированные земли на севере Шлезвига. Умер в возрасте 39 лет и был погребён в бывшем монастыре города Бордесхольм (т. н. «русская капелла»).