De Carolusgroeve is een Limburgse mergelgroeve in Nederlands Zuid-Limburg in de gemeente Valkenburg aan de Geul. De ondergrondse kalksteengroeve ligt bij buurtschap Plenkert ten westen van Valkenburg aan de Plenkertstraat en het Heytgrachtvoetpad. De groeve ligt aan de noordwestelijke rand van het Polferbos op de noordelijke rand van het Plateau van Margraten in de overgang naar het Geuldal. Ter plaatse duikt het plateau een aantal meter steil naar beneden.