Carlo Rainaldi (Roma, 4 maggio 1611 – Roma, 8 febbraio 1691) è stato un architetto italiano.

Collaborò con suo padre Girolamo Rainaldi sia alla costruzione del Palazzo Nuovo in piazza del Campidoglio, Roma, che a quella del Palazzo Pamphilj in piazza Navona.

Dopo la morte di suo padre nel 1655, realizzò le sue opere migliori, concentrate quasi esclusivamente a Roma: la chiesa di Santa Maria in Portico in Campitelli (1633-1667); la facciata di Sant'Andrea della Valle (1661-1665); il progetto di notevole valore per due chiese gemelle in piazza del Popolo (1662-1675); progetti per Sant'Agnese in Agone (fabbrica in cui fu sostituito da Francesco Borromini); la facciata absidale di Santa Maria Maggiore; la facciata del duomo di Monte Compatri; nel 1666 si occupò del progetto e della costruzione della chiesa di San Gregorio Magno a Monte Porzio Catone; la chiesa del Suffragio in via Giulia (1669-1675), la cappella Spada alla Chiesa Nuova e l'altar maggiore in San Gerolamo della Carità. Opera sua è anche la monumentale tomba di papa Clemente IX, sempre a Santa Maria Maggiore.

Il suo capolavoro è probabilmente la suddetta chiesa di Santa Maria in Campitelli, caratterizzata da una pianta longitudinale la cui spazialità è però contraddetta da due assialità trasversali, e il cui alzato è scandito da una serie di monumentali colonne libere ispirate all'architettura di Andrea Palladio. Inizialmente la chiesa avrebbe dovuto essere a pianta ellittica, ma al momento della costruzione il progetto fu modificato, trasformando la navata ellittica in uno spazio biassiale. Mantenendo invariati gli altri elementi della pianta, questo passaggio determinò un rafforzamento dell'asse longitudinale.

Tutte queste opere fecero di Carlo Rainaldi una delle più importanti figure dell'architettura romana del XVII secolo, come testimonia la sua nomina a principe dell'Accademia di San Luca nel 1673.