Karl-Samuel Rebane (23. juuli 1928 Voltveti vald, Pärnumaa – 29. märts 1987 Tartu) oli eesti füüsik.
Karl-Samuel Rebane oli talupidaja poeg.
Lõpetas 1947 Abja Keskkooli, 1952 Tartu Riikliku Ülikooli füüsikaosakonna ja 1955 Eesti NSV Teaduste Akadeemia Füüsika ja Astronoomia Instituudi (FAI) aspirantuuri; füüsika-matemaatikakandidaat (1955, Eesti Teaduste Akadeemia), väitekiri "Исследование инфракрасного тушения в фосфорах типа сульфида цинка", füüsika-matemaatika-doktor (1974, Eesti Teaduste Akadeemia), väitekiri "Центры захвата и рекомбинационные процессы в ZnS". Oli 1952–1958 Eesti Teaduste Akadeemia FAI nooremteadur ja vanemteadur, 1958–1959 TRÜ üldfüüsika kateedri assistent, 1960–87 eksperimentaalfüüsika kateedri juhataja, aastast 1968 ühtlasi TRÜ elektroluminestsentsi ja pooljuhtide labori teaduslik juhataja, aastast 1976 professor.
Uurimisvaldkond: laia keelutsooniga pooljuhtide fotojuhtivus, fotoluminestsents, elektroluminestsents, teaduse ajalugu. Elektroluminestsentsi uurimise algatajaid Eestis. Koostanud õppevahendeid. Nõukogude Eesti preemia 1959 (kollektiivis).