卡罗琳·卢克雷齐亚·赫歇尔（英文名：Caroline Lucretia Herschel）（1750年3月16日—1848年1月9日），出生于德国汉诺威，英国天文学家，威廉·赫歇尔的妹妹。卡罗琳一生共发现8颗彗星，是第一位获得英国皇家天文学会金质奖章的女性。

1750年3月16日，卡罗琳·赫歇尔出生于德国汉诺威。她是家中的第八个孩子，也是第四个女孩。她的父亲伊萨克·赫歇尔（Isaac Herschel）是一位音乐家，鼓励子女接受教育，但是她的母亲不希望她接受教育，而是认为她应该在家里做家务。

10岁的时候，卡罗琳·赫歇尔患上了斑疹伤寒，使她在长到1.3米之后身高再也不能增加，同时这个疾病还使她的左眼视力很差。为了帮助卡罗琳·伊丽莎白摆脱不利的境地，她的哥哥们决定把她接到英国，当时她的三个哥哥雅各布、威廉和亚历山大都住在英国巴斯。1772年8月16日，卡罗琳离开汉诺威前往英国。在前往英国的路上，卡罗琳通过观察星座第一次知道了天文学。

初到英国之时，卡罗琳·赫歇尔本打算以音乐谋生，这是因为那时威廉正从事音乐方面的工作。所以，卡罗琳平日里除了照顾威廉的起居，也开始学习歌唱和舞蹈，还在威廉担任指挥的音乐会上演唱。但是，威廉却逐渐对天文学产生了浓厚的兴趣，并逐步转向天文学研究。特别是在1773年制作了自己的第一架望远镜之后，威廉的这种兴趣更是一发不可收拾。虽然卡罗琳很想成为一名歌唱家，但同样是受到威廉的影响，她也逐渐接触天文学，成为威廉的助手。1781年3月13日，威廉发现了天王星，一夜之间家喻户晓，英国国王乔治三世（George III）给予他每年200英镑的津贴。1782年，兄妹俩进行了最后一次表演，此后就把所有的精力都投入到天文学研究中。

1783年夏天，威廉为卡罗琳·赫歇尔制作了一台用于搜寻彗星的望远镜。她第一次发现彗星是在1786年8月1日。威廉在温莎古堡向英国皇室宣布了这个消息，并把这颗彗星称作我妹妹的彗星（My Sister's Comet）。1788年12月21日，卡罗琳·赫歇尔又一次发现了彗星，这是她发现的第2颗彗星。1790年1月7日和4月17日，她又分别发现一颗彗星，并把这两个发现报告给了约瑟夫·班克斯爵士（Sir Joseph Banks）。发现这4颗彗星，她使用的都是威廉在1783年为她制作的望远镜。

1791年，卡罗琳·赫歇尔开始使用一台9英寸望远镜寻找彗星。1791年12月、1793年10月和1795年11月，她先后发现了3颗彗星。1797年8月14日，她第8次发现彗星，也是最后一次。在卡罗琳寻找彗星的这段时间里，发生了一件使她载入史册的事情。1787年，乔治三世向她每年支付50英镑的薪水，作为她担任自己哥哥助手的报酬。这使得她成为第一位在英格兰获得政府职位的女性，也成为第一位领取薪水、把天文学研究作为职业的女性科学家。

1822年，威廉·赫歇尔逝世。卡罗琳·赫歇尔搬回德国汉诺威，继续进行天文学研究，整理哥哥的研究成果，完成了2500个星云和许多星团的编目。1828年，她成为第一位获得英国皇家天文学会金质奖章的女性。

1835年，她被选举为英国皇家天文学会的荣誉会员，同时当选的还有玛丽·萨默维尔（Mary Somerville），二人也是该学会的首批女性会员。1846年，她还获得了普鲁士国王颁发的一门金质奖章，为她送去奖章的是亚历山大·冯·洪堡（Alexander von Humboldt）。

1848年1月9日，卡罗琳·赫歇尔逝世，被安葬在德国汉诺威，旁边安葬着她的父母。

1828年，英国皇家天文学会为卡罗琳·赫歇尔颁发金奖章。

1835年，她被推选为该会的荣誉会员。

1846年，她再次获得普鲁士国王颁发金奖章。

为纪念她在天文学上的贡献，小行星281“卢克雷蒂娅”（Lucretia）以她中间名字命名，此外在月球的虹湾月海上亦有一个名为叫C.威廉·赫歇尔的环形山。