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Sobre el Puente de Carlos se halla una treintena de esculturas y grupos de estatuas, mayormente barrocas. La mayoría se fabricaron sólo hasta 300 años después de la fundación del puente, es decir en los siglos XVII y XVIII. Por razones de conservación de las obras, hoy en día los originales se reemplazan por copias.
La mayor parte de la decoración escultórica se fabricó por encargo de importantes instituciones praguenses, de órdenes monacales o de ciudadanos particulares. Entre otros, escultures destacados como M.B. Braun, F.M. Brokoff, M.V. Jäckel, J.O. Mayer, Jerónimo Kohl, Frantisek Preiss o M.B. Mandl participaron en la decoración de esta galería de arte al aire libre.
La estatua más antigua sobre el Puente de Carlos es la de San Juan Nepomuceno, terminada en el año 1683 por Juan Brokoff, y que representa al mártir de quien se dice que, tras caer en desgracia con el rey Venceslao IV, fue arrojado en el año 1393 al río Moldavia. El lugar de donde fue echado el santo al agua es señalado hasta hoy en día por una cruz arzobispal de latón colocada en la barandilla. Se dice que si se pone la mano sobre la cruz de modo que cada uno de los dedos toque una estrella, se cumplirá un deseo.
Un grupo de estatuas de San Ignacio creado por Fernando Maximiliano Brokoff en el año 1711 cayó al río durante la gran inundación del 1890. En su lugar está ubicada la más reciente de las obras del puente: San Cirilo y San Metodio, creada por el escultor Karel Dvorák entre los años 1928 y 1938.
La pieza escultórica más preciosa del puente posiblemente sea la Santa Luitgarda de Matías Bernard Braun del año 1710. Al joven artista de 26 años sirvió como modelo probablemente el cuadro El sueño de Santa Luitgarda de Peter Braun. Nos recuerda la leyenda de una monja cisterciana ciega, sobre la cual se inclinó Jesús para que ella besara sus heridas.
Apartada del Puente de Carlos está ubicada la estatua del legendario Bruncvík, de quién se dice que partió a recorrer el mundo para encontrar un león vivo para su escudo. Durante su viaje, Bruncvík recibió una espada mágica, la cual era capaz de cortar por sí misma las cabezas de los enemigos. Esta espada fue emparedada en el Puente de Carlos con el fin de que pueda servir a San Venceslao el día en que este llegue con los caballeros de Blaník a proteger a la nación checa en caso de gran peligro. La estatua original de Bruncvík recibió un disparo de bala por parte de los suecos durante la Guerra de los Treinta Años y hoy está en el Museo. Una copia moderna fue creada por el escultor Ludvík Simek en 1884.
Una de las estatuas menos conocidas está escondida cerca de la cima de la escalera de la Torre del Puente de la Ciudad Vieja. Retrata al atalaya y su origen se estima en el siglo XIV o XV.