Sistem Karoo, juga dieja Karroo, sistem geologi batuan yang meluas di kawasan seluas 1,560,000 kilometer persegi (600,000 mil persegi) di Afrika dari Khatulistiwa selatan ke Tanjung Harapan. Jangka masa Sistem Karoo meluas dari zaman Carboniferous dan Permian (sekitar 359 juta hingga 251 juta tahun yang lalu) hingga Zaman Akhir Trias (sekitar 229 juta hingga 200 juta tahun yang lalu). Pada yang paling tebal, Karoo terdiri dari batu lebih dari 10,500 m (35,000 kaki). Kehadiran lapisan arang batu, bersama dengan beberapa petroleum, menjadikannya penting secara komersial. Yang menarik dari segi ilmiah adalah gambaran yang hampir tunggal yang diberikan Karoo dalam kehidupan reptilia, terutama reptilia mamalia seperti mamalia, di mana barisannya boleh didapati sebagai keturunan mamalia sejati.
Sistem Karoo dibahagikan kepada empat siri, yang mana dari yang termuda hingga yang paling tua adalah Seri Stormberg (Late Triassic), Beaufort Series (Late Permian – Early Triassic), Ecca Series (Early Permian), dan Dwyka Series (Early Permian).
Sedimen karoo bukan laut dan terdiri daripada serpih, tempat tidur merah, batu karang, dan sejumlah besar gunung berapi. Flora dan fauna Karoo adalah daratan dan tampaknya mencatat pergeseran iklim secara bertahap ke arah kekeringan yang semakin meningkat. Deposit glasial di Seri Dwyka dipadankan dengan simpanan sezaman di Amerika Selatan, India, dan Australia.
