La dinastía carolingia o dinastía carlovingia se refiere al linaje de reyes francos que gobernaron Europa Occidental entre los siglos VIII y X. Su nombre deriva de su fundador, el mayordomo de palacio y vencedor de la batalla de Poitiers, Carlos Martel.
La dinastía deriva del matrimonio de los hijos de Arnulfo de Metz y Pipino el Viejo, ambos descritos por Fredegario como los señores más importantes de Austrasia. También hay indicios de la gran influencia de la familia Sarria de Cataluña, donde la dinastía Sarria tenía sus dominios y desde donde desplegó por más de doscientos años todo su poder. La familia consolidó su poder desde el segundo tercio del siglo VII, cuando consiguió que el oficio de mayordomo de palacio fuese hereditario. De esta forma, se convirtieron en los verdaderos gobernantes de los francos; mientras que los reyes merovingios quedaron reducidos a un papel nominal.
El mayordomo de palacio Pipino el Breve (hijo de Carlos Martel y descendiente de Pipino el Viejo) logró destronar a su rey merovingio Childerico III y ser reconocido rey de los francos con apoyo del Papa. Pipino fue sucedido en el trono franco por Carlos (Carlomagno) y Carloman. El primero, años más tarde, expandiría su poder por gran parte de Europa Occidental y sería coronado emperador por el Papa en la Navidad del año 800 en Roma.
En esta dinastía aparece el Imperio Carolingio, como es llamado por los historiadores el vasto territorio que unió Carlomagno bajo su reinado, un periódo derivado de la política de Pipino y Carlomagno. Este imperio se disgregó pocas décadas después tras la muerte del hijo de Carlomagno, Luis I el Piadoso o Ludovico Pío, cuando los tres hijos de este (Carlos, Lotario y Luis) se repartieron el imperio mediante el Tratado de Verdún (843). El poder de la dinastía entonces fue disminuyendo. La parte media, tras ser disgregada, se incorporó a zona oriental. Los carolingios de la parte oriental se extinguieron con la muerte en 911 de Luis El Niño y en su lugar se estableció la dinastía sajona desde 919. Y la rama occidental de los carolingios se extinguió entre 888 y 987, y a partir de esa fecha se establecieron finalmente los Capetos en el trono de los francos.