Karbonaatkivim on kivim, mille koostisest üle 50% moodustavad karbonaatsed mineraalid.
Karbonaatkivimeid esineb nii tard- (karbonatiit), moonde- (marmor) kui ka settekivimite (lubjakivi) hulgas, kuid kõige levinumad on nad kindlasti settekivimite seas.
Mõnikord nimetatakse karbonaatkivimeiks üksnes settelise tekkega valdavalt karbonaatseist mineraalidest koosnevaid kivimeid.
Rahvapärane "paekivi" on "settelise tekkega karbonaatkivimi" ligilähedane sünonüüm.