Carlos Osoro Sierra (ur. 16 maja 1945 w Castañeda) – hiszpański duchowny katolicki, arcybiskup Madrytu w latach 2014–2023, kardynał.
Życiorys Po studiach teologicznych w Salamance przyjął święcenia kapłańskie dla diecezji Santander 29 lipca 1973 z rąk biskupa Juana Antonio del Val Gallo. Po kilku latach pracy w Torrelavega został pracownikiem diecezjalnej kurii, pełniąc funkcje sekretarza biskupiego ds. duszpasterskich oraz delegata ds. powołań, seminarzystów oraz apostolstwa świeckich. W 1976 został wikariuszem generalnym diecezji, zaś rok później także rektorem seminarium w Monte Corbán. W latach 1994–1996 był przewodniczącym kapituły katedralnej.
Episkopat 27 grudnia 1996 został mianowany biskupem diecezji Ourense. Sakry biskupiej udzielił mu 22 lutego 1997 nuncjusz apostolski w Hiszpanii – arcybiskup Lajos Kada.
7 stycznia 2002 mianowany arcybiskupem metropolitą Oviedo.
8 stycznia 2009 Benedykt XVI mianował go arcybiskupem metropolitą Walencji. Zastąpił na tym stanowisku kard. Agustína García-Gasco Vicente.