Carlos Palomino (ur. 10 sierpnia 1949 w San Luis Río Colorado) – meksykański bokser, zawodowy mistrz świata kategorii półśredniej.
Gdy miał dziesięć lat, jego rodzina przeniosła się do Stanów Zjednoczonych i zamieszkała w Santa Ana. Palomino odnosił sukcesy w boksie amatorskim, gdy służył w United States Army. Był mistrzem armii w 1971 i 1972 w wadze półśredniej, a także amatorskim mistrzem USA (AAU) w wadze lekkopółśredniej w 1972 (pokonał wówczas przyszłego mistrza olimpijskiego Sugar Raya Sealesa.
Rozpoczął karierę boksera zawodowego w 1972. Po wygraniu 10 walk i zremisowaniu jednej doznał w 1974 pierwszej porażki, gdy pokonał go Andy Price. W listopadzie 1975 zremisował z wysoko notowanym Hedgemonem Lewisem.
22 czerwca 1976 w Londynie zmierzył się z mistrzem świata organizacji World Boxing Council w wadze półśredniej Johnem Straceyem. Pokonał go przez techniczny nokaut w 12. rundzie i został nowym mistrzem świata.