Árið 1562 datt Karl niður stiga og meiddist illa á höfði. Borað var gat á höfuðkúpuna til að létta af þrýstingi á heilann og tókst að bjarga lífi prinsins en eftir aðgerðina versnaði skap hans og geðheilsa til muna og varð meðal annars mjög andsnúinn föður sínum. Svo fór að í janúar 1568 lét Filippus handtaka son sinn og setja hann í einangrun. Karl prins lést sex mánuðum síðar og var því haldið fram að Filippus hefði látið eitra fyrir hann en talið er líklegast að hann hafi verið haldinn átröskun og hafi svelt sig í hel. Elísabet stjúpmóðir hans dó af barnsförum nokkrum mánuðum síðar.