Karl studierte in Berlin und Tübingen . Er heiratete am 13. Juli 1846 die Großfürstin Olga eine Tochter von Nikolaus. Mit dem Tod seines Vaters wurde am 25. Juni 1864 zum König von Württemberg. Unter seiner wechselte Württemberg vollends zu Preußen und wurde der Reichsgründung 1871 zu einem Bundesstaat des Deutschen Reichs .