Stora Karlsö är en ö i Gotlands kommun omkring sex kilometer utanför Gotlands västkust. Ön tillhör Eksta socken. Den sträcker sig 1,5 km i nordsydlig riktning och 2 km i östvästlig. Öns omkrets är ca 6,3 km. Högsta punkten är ca 51 m. Stora Karlsö är bland annat känd för sitt rika fågelliv och intressanta flora med bl.a. många orkidéer. Med M/S Stora Karlsö finns under maj–augusti båtförbindelse till ön från Klintehamn. På ön finns restaurang, vandrarhem och möjlighet att övernatta i den gamla fyrbyn. Hela Stora Karlsö är sedan 1970 naturreservat.