Charlie Alexander Villanueva (ur. 24 sierpnia 1984 w dzielnicy Queens w Nowym Jorku) – amerykański zawodowy koszykarz, pochodzenia dominikańskiego, występujący na pozycji silnego skrzydłowego.
W 2003 wystąpił w meczu gwiazd amerykańskich szkół średnich – McDonald’s All-American. Został też wybrany zaliczony do II USA Today All-USA.
W pierwszym sezonie na parkietach NBA zdobywał średnio 13 punktów i 6, 4 zbiórek występując w 81 meczach. Zajął drugą pozycję wśród debiutantów pod względem zdobywanych punktów i zbieranych piłek, oraz trzecią w średnim czasie gry i zablokowanych rzutach. Dwunastokrotnie zaliczył double-double. Wystąpił w Rookie Challenge oraz został wybrany do NBA All-Rookie First Team. Po pierwszym sezonie w barwach Toronto Raptors został oddany do Milwaukee Bucks w zamian za T.J. Forda. W sezonie 2008/2009 notował najwyższe średnio w karierze. Zdobywał 16,2 punktów i 6,7 zbiórek na mecz. W 2009 roku podpisał pięcioletnią umowę z Detroit Pistons, wartą 35 milionów dolarów. 18 września 2014 roku podpisał kontrakt z Dallas Mavericks.