Карл Август Нассау-Вейльбургский (нем. Karl August von Nassau-Weilburg; 17 сентября 1685, Вайльбург — 9 ноября 1753, Вайльбург) — князь Нассау-Вейльбурга в 1719—1753 годах, имперский генерал кавалерии (30 мая 1735).
Карл Август — второй сын Иоганна Эрнста Нассау-Вейльбургского и Марии Поликсены Лейнинген-Дагсбург-Гартенбургской. С юных лет состоял на службе Саксонии, был посланником в Париже и наследовал власть в Нассау-Вейльбурге 27 февраля 1719 года. С 7 июня 1727 года имел звание имперского фельдмаршал-лейтенанта.
Семья Карла Августа удостоилась княжеского титула от императора в 1688 году. Карл Август принял титул имперского князя 27 сентября 1737 года. Карл Август похоронен в Вейльбургской дворцовой церкви. Ему наследовал сын Карл Кристиан.
Карл Август женился 17 августа 1723 года в Висбадене на принцессе Августе Фридерике Нассау-Идштейнской (1699—1750), дочери Георга Августа Нассау-Идштейнского. У них родились: