Una estrella de carboni és una estrella gegant del darrer tipus semblant a les estrelles gegants vermelles (o ocasionalment nanes vermelles), que tenen una atmosfera que conté més carboni que oxigen; els dos elements es combinen a les parts més altes de l'atmosfera de l'estrella formant monòxid de carboni, la qual cosa consumeix tot l'oxigen de l'atmosfera, alliberant àtoms de carboni que formen altres compostos, que donen a l'estrella una atmosfera sutjosa, i, pels humans, una xocant aparença rogenca.
Les característiques espectrals d'aquestes estrelles són totalment perceptibles, i van ser identificades pel seu espectre per Angelo Secchi cap al 1860 — explorant l'astronomia espectroscòpica. Les estrelles "normals" (com el Sol), l'atmosfera és més rica en oxigen que en carboni.