Karolína Muchová (Olomouc, Csehország, 1996. augusztus 21. –) olimpiai ezüstérmes cseh hivatásos teniszezőnő.
Pályafutása során egy alkalommal győzött WTA-tornán, emellett két egyéni és egy páros ITF-tornagyőzelmet szerzett.
2017 szeptemberében játszott először WTA-torna főtábláján, a Korea Openen Szöulban. Első WTA-döntőjébe 2019 májusában került a Prague Openen, első egyéni WTA-tornagyőzelmét 2019 szeptemberében a Korea Openen aratta.
Grand Slam-torna főtáblájára először a 2018-as US Openen jutott, miután sikerrel vette a kvalifikációt, majd a főtáblán a 3. körig jutott. A Grand Slam-tornákon a legjobb eredményeként a 2023-as Roland Garroson a döntőbe jutott.
Legmagasabb világranglista helyezése egyéniben a 2023. szeptember 11-én elért 8. helyezés, párosban a legjobbjaként 2021. augusztus 16-án a 222. helyen állt.