Chciał poślubić arcyksiężniczkę Marię Amalię Habsburg córkę cesarzowej Marii Teresy i cesarza Franciszka I. Jednak cesarzowa uznała Karola za zbyt słabą partię dla cesarskiej córki. Maria Amalia została wydana za księcia Parmy Ferdynanda I. Karol był od tej pory wrogiem Austrii. Po śmierci ojca został księciem Palatynatu-Birkenfeld. Zaś w 1775 roku po śmierci stryja Christiana IV Wittelsbach został księciem Palatynatu-Zweibrücken, jednocześnie został następcą elektora Palatynatu Reńskiego Karola IV Teodora Wittelsbacha. Brał udział w wojnie o sukcesję bawarską po stronie Prus. Jako spadkobierca Karola Teodora wysuwał roszczenia do terenów Bawarii. W wyniku pokoju cieszyńskiego Karol został następcą tronu elektoratu Bawarii. Zmarł cztery lata przed Karolem Teodorem, jego spadkobiercą został młodszy brat Maksymilian Józef.