车笼埔断层（英语：Chelungpu Fault）位于台湾西部，为一条南北走向的东倾逆冲断层。集集大地震尚未发生前，已经有地理学者前往当时之台中县太平市车笼埔地区进行实地勘察，位置约在光兴路以东的沿山地区，于冬瓜山附近发现断层崖而故名。此断层在1999年9月21日的错动，是造成集集大地震之主因，但是某些研究指出，集集地震造成的地震断层并不完全依循车笼埔断层的断层面滑动。

车笼埔断层位于台湾西部麓山带，在断层西侧即台中盆地、八卦台地、斗六丘陵，有清水断层、彰化断层、桐树湖断层；在断层线东侧即丰原丘陵、南投丘陵、竹山丘陵，有大茅埔断层、双冬断层、凤凰山断层。

在集集大地震中，车笼埔断层在地表产生了达百公里的破裂面，北起苗栗县卓兰镇内湾、双崎，南至南投县竹山镇桶头，最大水平和垂直位移量达9米和6米。在断层的东侧是上新世锦水页岩和卓兰层；西侧则是更新世头嵙山层和冲积层。断层的主要滑动面在近地表大致沿着锦水页岩或卓兰层，东侧的岩层向西北逆冲。

在台中市石冈区埤丰桥以北，断层分叉成数条大致平行的小断层，走向呈现东西向和东北向，倾角大约在40-50度之间，主要型态为走向滑移伴随逆冲。在埤丰桥以南，断层逐渐由东北-西南向转为南北向，地表破裂带主要沿着麓山带前缘，断层依然以走向滑移伴随逆冲的型态为主。到台中市雾峰区以南，断层型逐渐转变为以逆冲为主，没有明显的走向滑移分量，此段断层倾角在25-80度之间。

在南投以南，断层的走向滑移分量逐渐出现，断层倾角在30-60度之间。到南投县竹山镇瑞竹以南，断层型态改以走向滑移为主，倾角大于70度，位移量也逐渐缩小，在南投竹山镇桶头逐渐失去明显的地表变形。