Caroline Cellier (* 7. August 1945 in Montpellier) ist eine französische Schauspielerin.
Sie nahm Schauspielunterricht bei René Simon und debütierte 1963 an einer Pariser Bühne. Im Film spielte sie erstmals 1965. Bekannt wurde die rehäugige Blonde 1968 durch Claude Lelouchs Das Leben, die Liebe, der Tod. Claude Chabrol gab ihr anschließend die weibliche Hauptrolle in Das Biest muss sterben, Édouard Molinaro engagierte sie für seine Filme Zärtliche Wünsche und Die Filzlaus. Zu ihren späteren Rollen zählen Henri Verneuils Tausend Milliarden Dollar, Chabrols Hühnchen in Essig, Lelouchs Männer und Frauen – Eine Gebrauchsanleitung und die Komödie Das Zebra.
Caroline Cellier war mit dem Schauspieler, Autor und Regisseur Jean Poiret bis zu dessen Tod im Jahre 1992 verheiratet.