Carlos Federico, gran duque de Sajonia-Weimar-Eisenach (Weimar, 2 de febrero de 1783 - Belvedere, Weimar, 8 de julio de 1853) era el hijo mayor de Carlos Augusto, gran duque de Sajonia-Weimar-Eisenach y de Luisa Augusta de Hesse-Darmstadt.
Carlos Federico sucedió como gran duque al morir su famoso padre en 1828. Su capital, Weimar, continuó siendo uno de los primeros centros culturales de la Europa Central, hasta la muerte de Goethe en 1832. Johann Nepomuk Hummel trabajó como maestro de capilla en Weimar hasta su muerte en 1837. Franz Liszt también estuvo en Weimar como Kapellmeister hasta 1848, reuniendo alrededor suyo un círculo que convirtió a la corte de Weimar en un gran centro musical.
Murió en el castillo de Belvedere en 1853.