แกรนด์ดัชเชสชาร์ล็อตแห่งลักเซมเบิร์ก (อังกฤษ: Charlotte, Grand Duchess of Luxembourg , พระนามเต็ม ชาร์ล็อต อเดลก็อนเด เอลิซ มารี วิลเฮลมีน; 23 มกราคม พ.ศ. 2439 - 9 กรกฎาคม พ.ศ. 2528) เป็นพระธิดาพระองค์ที่สองในแกรนด์ดยุกวิลเล็มที่ 4 แห่งลักเซมเบิร์ก และ เจ้าหญิงมารี แอนน์แห่งโปรตุเกส โดยเป็นพระราชนัดดาในพระเจ้ามิเกลแห่งโปรตุเกส และ เจ้าหญิงอเดลไฮด์แห่งเลอเว็นชไตน์-เวอร์ไธม์-โรเซ็นบอร์กหากทรงครองราชสมบัติจนถึงวันสิ้นพระชนม์ พระองค์จะทรงราชย์เป็นเวลาทั้งสิ้น 66 ปี ซึ่งยาวนานกว่าผู้ปกครองลักเซมเบิร์กเท่าที่เคยมีมาทุกพระองค์