实际国王直到1679年去世。太后奥地利的玛利亚·安娜重新摄政。卡洛斯二世在1680年主持了宗教裁判所的宗教审判仪式，在这次审判中，21人被判处火刑。卡洛斯二世于1679年11月19日娶法王路易十四的侄女奥尔良郡主玛丽·路易丝为妻。新婚丈夫被诊断为阳痿而无法产生后代。玛丽·路易丝极度沮丧并在结婚十年后的1689年早逝，年方26岁。对男嗣的需求使他续娶了普法尔茨-诺伊堡的玛利亚·安娜。然而，这次婚姻和上次一样仍然没育有任何子女。在卡洛斯的最后几年，他显得更加精神敏感、举止怪异。他曾来到埃斯科里亚尔修