Karen LuJean Nyberg (Parkers Prairie, 7 de outubro de 1969) é uma astronauta norte-americana, veterana de duas missões no espaço, feitas no ônibus espacial e na nave russa Soyuz.
Formada em engenharia mecânica pela Universidade de Dakota do Norte em 1994, continuou seus estudos na Universidade do Texas, em Austin, onde suas pesquisas se focaram na termorregulação humana e testes e controles experimentais do metabolismo. Este trabalho foi sua tese de doutorado em 1998.
Karen trabalhou no Centro Espacial Johnson de 1991 a 1995. Após obter o doutorado, assumiu uma posição na Divisão de Sistemas Termais trabalhando como engenheira de sistema no controle de meio ambiente para modernizar os sistemas de controles térmicos das roupas espaciais e avaliar as tecnologias de resfriamento destas roupas. Criou desenhos conceituais de estudo dos sistemas de controle termal para as futuras missões de pouso na Lua e em Marte e análises de um sistema de controle de ambiente para uma câmara hiperbárica.