Fill de Joan Carles I d’Espanya i de Sofia de Grècia, accedí al tron el 19 de juny de 2014, un cop aprovada i signada pel seu pare la llei orgànica d’abdicació, per la qual rebé el títol de comte de Barcelona, entre d’altres. Fins a la proclamació, en qualitat d’hereu al tron d’Espanya, detingué els títols que hi són associats: príncep d’Astúries (des del 1977) i, pel que fa a Catalunya, també els de duc de Montblanc, comte de Cervera, príncep de Girona i senyor de Balaguer. D’altra banda heretà també el títol de cap suprem de les forces armades. En arribar a la majoria d’edat (1986) jurà la Constitució del 1978.
Després de cursar estudis militars, es llicencià en dret (1993) a la Universidad Autónoma de Madrid, i feu alguns cursos d’econòmiques, a més d’un màster de Relacions Internacionals a la Universitat de Georgetown (1993-95). En els Jocs Olímpics de Barcelona 1992 encapçalà l’equip espanyol de vela. Fou president d’honor de la Fundación Príncipe de Asturias, que anualment lliura els premis que portaren aquest nom des de la creació dels guardons (1980) fins a la seva coronació (2014), després de la qual tant la institució com els premis canviaren el nom pel de Princesa de Asturias, en passar a la seva primogènita Elionor la presidència d’honor.
El 22 de maig de 2004 es casà amb la periodista Letizia Ortiz Rocasolano a la catedral de Santa Maria la Real de l’Almudena, a Madrid. El 31 d’octubre de 2005 nasqué a Madrid la primera filla dels prínceps d’Astúries, Elionor, primera en la línia successòria dels reis d’Espanya, per darrere del seu pare; i el 29 d’abril de 2007, nasqué Sofia, la segona filla del matrimoni i segona en la línia successòria al tron reial per darrere de la seva germana. L’existència d’una primogènita com a possible hereva al tron feu que hom plantegés la modificació de l’article 57 de la Constitució, que estableix la prioritat dels fills barons en el dret de successió al tron.
Després del referèndum de l’1 d’octubre de 2017 sobre la independència de Catalunya adoptà públicament una posició bel·ligerant en contra de l’independentisme català, que es reflectí en el seu discurs del 3 d’octubre. Per aquest motiu, a Catalunya foren nombroses les manifestacions de rebuig. Es destacaren, a causa dels títols que la Casa Reial hi detenia, les de Girona, on l’Ajuntament aprovà el trencament de les relacions institucionals i declarà el monarca persona non grata a la ciutat, i les de Montblanc, on el ple acordà retirar els honors a la Casa Reial i el títol del ducat a la princesa Elionor.