Родился в 1712 году; был младшим братом Франциска, и, вероятно, оба с самой юности испытывали влияние якобитов, так как их отец оказывал изгнанным Стюартам покровительство и предоставил им убежище в Бар-ле-Дюке. В 1736 году Франциск женился на Марии-Терезии, императрице Австрии, а восемь лет спустя, в 1744 году, Карл женился на сестре последней, Марии-Анне; сразу же он был назначен генерал-губернатором Австрийских Нидерландов и главнокомандующим австрийской армии.

Благодаря своему браку Франциск отказался от своих прав на Лотарингию в обмен на эрцгерцогство Тосканское, но Карл не признал этого соглашения, хотя отречение брата давало ему титул герцога Лотарингского. В 1742 году он встал во главе семидесятитысячной армии, чтобы вернуться в свою страну, и, несомненно, он бы преуспел в этом, если бы ему не пришлось отправиться в Богемию, чтобы предупредить французское вторжение.

В ходе последующих событий Карл Лотарингский показал себя прекрасным воином; к несчастью, он столкнулся с Фридрихом Великим, который одержал над ним одну из самых своих блестящих побед — под Лойтеном в 1757 году, но он продолжал говорить о нем в самых восхищенных словах как об опасном противнике.

Снятый с командования армией после этого поражения Марией-Терезией, он удаляется в свою столицу — Брюссель, — где он окружает себя элегантным и утонченным двором, увлекающимся литературой, музыкой, искусством и театром и очень похожим на двор его предка, Рене Анжуйского.

В 1761 году Карл Лотарингский становится великим магистром Тевтонского ордена, остатком от прежних немецких рыцарей, которым покровительствовали тамплиеры и которые оставались очень сильными в военном плане до XVI века. В 1770 году был назначен коадъютор ордена; им стал Максимилиан Лотарингский, любимый племянник Карла, который был тесно связан с ним в последующие годы. В 1775 году Максимилиан присутствовал при возведении конной статуи своего дяди в Брюсселе; открытие ее состоялось семнадцатого января — дата первого алхимического превращения Никола Фламеля, дата, фигурирующая на надгробной плите Мари де Бланшфор, наконец, дата сердечного приступа, случившегося с аббатом Соньером.