Carolina Luisa di Sassonia-Weimar-Eisenach (Weimar, 18 luglio 1786 – Ludwigslust, 20 gennaio 1816) è stata una principessa tedesca appartenente alla casata di Sassonia-Weimar-Eisenach e divenne granduchessa ereditaria di Meclemburgo-Schwerin per matrimonio.
Era figlia di Carlo Augusto di Sassonia-Weimar-Eisenach, duca di Sassonia-Weimar-Eisenach, e di Luisa Augusta d'Assia-Darmstadt.
I suoi nonni paterni erano il duca Ernesto Augusto II di Sassonia-Weimar-Eisenach e la duchessa Anna Amalia di Brunswick-Wolfenbüttel; quelli materni Luigi IX d'Assia-Darmstadt, Langravio di Assia-Darmstadt e la prima moglie Carolina del Palatinato-Zweibrücken-Birkenfeld.
Fu data in sposa a Federico Ludovico di Meclemburgo-Schwerin, figlio primogenito di Federico Francesco I, granduca di Meclemburgo-Schwerin, e di Luisa di Sassonia-Gotha. Lo sposo era rimasto vedovo nel 1803 di Elena Pavlovna di Russia. Il matrimonio venne celebrato il 1º luglio 1810 a Weimar[1].
Carolina diede al marito tre figli[2].
Carolina non divenne mai Granduchessa: morì infatti nel 1816. Federico Ludovico si risposò due anni dopo con Augusta d'Assia-Homburg dalla quale non ebbe altri figli. Neanche lui riuscì a diventare Granduca, morendo il 29 novembre 1819. Alla morte di suo padre Federico Francesco I, avvenuta il 1º febbraio 1837, gli succedette suo figlio Paolo Federico, avuto dalla prima moglie Elena Pavlovna Romanova.
La principessa Carolina e il granduca ereditario Federico Ludovico di Meclemburgo-Schwerin ebbero tre figli:
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