Karlıeli Sancağı, Osmanlı İmparatorluğu'nun sancaklarından biriydi.
Karlıeli Sancağı 15. yüzyılın sonlarında kurulmuştur. Sancak önce Rumeli Eyaleti'ne bağlıyken daha sonra 1550 yılında Cezayir-i Bahr-i Sefid Eyaleti'ne bağlanmıştır. 1821 yılında Yunan İsyanı'nın ardından bağımsızlığını ilan eden Yunanistan'a katıldı.