Carly Rae Patterson (née le 4 février 1988 à Bâton-Rouge, Louisiane, États-Unis) est une gymnaste américaine.
Durant les Jeux olympiques d'été de 2004 à Athènes, elle a gagné la médaille d'or du concours général individuel féminin ; les seules autres gymnastes américaines l'ayant remporté sont Mary Lou Retton, Nastia Liukin la Gabrielle Douglas et Simone Biles , qui l'ont gagné durant les Jeux olympiques d'été de 1984, les Jeux olympiques d'été de 2008 ,les Jeux olympiques d'été de 2012 et les jeux olympiques d'été 2016 respectivement. Patterson a aussi gagné la médaille d'argent du concours général par équipe et la médaille d'argent à la poutre.
À l'âge de 16 ans elle prend sa retraite dans le monde de la gymnastique. En effet, juste après les Jeux olympiques, une blessure au dos lui est diagnostiquée. Elle préfère mettre fin à sa carrière de gymnaste car elle court le risque de ne plus pouvoir marcher si cette blessure s'aggrave.