Karl Theodor Wilhelm Weierstraß (31 Ekim 1815, Ostenfelde Münster - 19 Şubat 1897, Berlin), Alman öğretmen ve matematikçi.
Meslek yaşamına Münster'de, Deutsch-Krone'de ve Braunsberg'te ilkokul öğretmeni olarak başladı, daha sonra 1856'da Berlin Meslek Enstitüsü'nde çalıştı, 1864'te de Berlin Üniversitesi matematik profersörlüğüne atandı ve ölümüne dek ders verdi. Derslerinde, çözümlemenin yeniden doğmasına önemli katkılarda bulundu ve bütün bir matematikçiler kuşağı üzerinde çok büyük bir etki yarattı. Kummer ile birlikte Almanya'daki ilk matematik seminerini düzenledi. Bolzano, Abel ve Cauchy'nin başlattığı matematiği kurallar bağlama çabasını daha da ileri götürerek bir sayı dizisinin limiti, sürekli değişken vb. kavramlarına ilişkin henüz yeterince açık olmayan formülleştirmeleri aritmetik eşitsizlikler biçiminde ifade etti ve böylece matematikte sezginin rolünü daha da azalttı. Bu kavramları iyice irdeleyerek sürekli ve hiçbir noktasında türevi alınamayan bir fonksiyonun kurulması problemini ortaya attı. Bu fonksiyonu düzgün yakınsak sonsuz bir seriyle tanımladı.
Çözümlemeyi aritmetiğe dayandırmak istedi ve aritmetiğin mantık temelinden yoksun oluşunu gidermek için bir gerçek sayılar kuramı geliştirdi. Karmaşık analizin geliştirilmesine büyük katkıda bulundu. Yaklaşımı yereldi: tam serileri yakınsaklık çemberleri içinde inceledi ve analitik uzantı yönteminin yardımıyla fonksiyonların değerini varlık alanlarının her noktasında elde etti. Analitik fonksiyonlara karşı ilgisi, eliptik fonksiyonları incelerken doğdu ve bu yolla temel hedefine ulaştı; Abel integralleri'ne ve onların ters fonksiyonlarına, Abel fonksiyonları'na ilişkin genel bir kuram geliştirdi.
Çalışmalarının büyük bir bölümünü yayımlamayan ve derslerinde açıklamakla yetinen Weierstrass, Gauss ve Riemann'dan sonra 19. yüzyılda yaşamış üçüncü büyük Alman matematikçi olarak anılmaktadır.