Karen LuJean Nyberg (Parkers Prairie, 7 ottobre 1969) è un'astronauta e ingegnere statunitense.
Nyberg è nata a Parkers Prairie, in Minnesota, e si è laureata summa cum laude in ingegneria meccanica nella University of North Dakota nel 1994. Ha continuato gli studi nella Università del Texas ad Austin, sulla termoregolazione negli esseri umani e il metabolismo, in relazione al controllo termico nelle tute spaziali. Questi studi, che costituiscono il suo dottorato di ricerca, sono stati svolti all'Austin BioHeat Transfer Laboratory.
Ha lavorato al Johnson Space Center dal 1991 al 1995. Nel 1998, dopo aver completato il dottorato, ha accettato un impiego nel Crew and Thermal Systems Division come Environmental Control Systems Engineer per migliorare i sistemi di controllo termico delle tute spaziali e valutare le tecnologie di raffreddamento delle tute dei vigili del fuoco. Inoltre ha progettato dei sistemi di controllo termico per le future missioni lunari e marziane e una analisi del sistema di controllo ambientale per una camera iperbarica ripiegabile.