Fill del comte palatí Joan Casimir I de Kleeburg i de Caterina, filla de Carles IX de Suècia . Es destacà com a militar durant la guerra dels Trenta Anys . Pujà al tron en abdicar la seva cosina Cristina (1654). Declarada la guerra a Polònia, se'n proclamà rei el 1655, i ocupà l’est de Prússia. Però la resistència dels polonesos i l’inici de les hostilitats per part de Rússia (1656) i Dinamarca (1657) dificultà la seva posició. Carles ocupà, però, en una brillant campanya militar, Jutlàndia i travessà els Belt glaçats, i els danesos hagueren de cedir (1658) les províncies d’Escània i Bohuslän, al sud de l’actual Suècia. Morí quan preparava un nou atac contra Dinamarca.