Karl Wilhelm Ludwig von Hessen und bei Rhein (* 23. April 1809 in Darmstadt; † 20. März 1877 in Darmstadt) war ein Prinz von Hessen und bei Rhein sowie General der Infanterie.
Karl war der zweite Sohn des Großherzogs Ludwig II. von Hessen und bei Rhein aus dessen Ehe mit Prinzessin Wilhelmine von Baden (1788–1836), Tochter des Erbprinzen Karl Ludwig von Baden. Er wurde gemeinsam mit seinem älteren Bruder Ludwig erzogen und unternahm mit diesem auch ausgedehnte Bildungsreisen durch Europa.
Karl ehelichte am 22. Oktober 1836 in Berlin Prinzessin Elisabeth von Preußen (1815–1885), eine Nichte von König Friedrich Wilhelm III. von Preußen und Schwester der späteren bayerischen Königin Marie.
Karl war General der Infanterie der Großherzoglich Hessischen Armee und von 1836 bis zu seinem Tod 1877 Inhaber des nach ihm benannten 4. Infanterie-Regiments.
Sein Wohnsitz war das Palais Prinz Karl (Wilhelminenstraße 34) in Darmstadt, welches heute (nach mehrfachen An- und Umbauten) von der Deutschen Rentenversicherung genutzt wird. Karl von Hessen-Darmstadt ist im Alten Mausoleum im Park Rosenhöhe bestattet.
Aufgrund der Verfassung des Großherzogtums Hessen war Prinz Karl von 1834 bis zur Wahlrechtsreform infolge der Märzrevolution 1849 Mitglied der ersten Kammer der Landstände des Großherzogtums Hessen. Nach dem Sieg der Reaktion war er von 1856 bis 1877 erneut Mitglied der ersten Kammer.
Wegen der Kinderlosigkeit seines älteren Bruders, des Großherzogs Ludwig III. von Hessen-Darmstadt, war Karl nächster Thronerbe. Karl lehnte die Nachfolge aus gesundheitlichen Gründen ab; Ludwig III. bestimmte Karls Sohn Ludwig zum Thronfolger.
Ludwig IV. wurde am 13. Juni 1877 neuer Großherzog von Hessen-Darmstadt. Er starb am 13. März 1892 im Alter von 54 Jahren an einem Herzinfarkt.
Aus Karls Ehe gingen vier Kinder hervor:
Ludwig IV. (1837–1892), Großherzog von Hessen und bei Rhein
⚭ 1. 1862 Prinzessin Alice von Großbritannien und Irland (1843–1878)
⚭ 2. 1884 (annull. 1884) Alexandrine von Hutten-Czapska (1854–1941), gesch. Kolemin, „Gräfin von Romrod“ 1884
⚭ 1. (morg.) 1878 Caroline Willich, gen. von Pöllnitz (1848–1879), „Freifrau von Nidda“ 1878
⚭ 2. (morg.) 1892 Emilie Hrzic de Topuska (1868–1961), „Freifrau von Dornberg“ 1892
⚭ 1864 Großherzog Friedrich Franz II. von Mecklenburg-Schwerin (1823–1883)
⚭ (morg.) 1884 Josephine Bender (1857–1942), „Frau von Lichtenberg“
Anmerkung: Durch interfamiliäre Heiraten sind Ludwig IX. Landgraf von Hessen-Darmstadt und seine Frau Karoline gleich zweifache Ur-Großeltern von Karl. Durch weitere interfamiliäre Heiraten entsteht die Situation, dass die gemeinsamen Vorfahren Ludwig VIII. Landgraf von Hessen-Darmstadt und seine Frau Charlotte gleich vierfache Ur-Ur-Großeltern Karls sind.
Adolf von Deitenhofen: Fremde Fürsten in Habsburgs Heer 1848–1898. Im Selbstverlage, 1898, S. 79–80.