Egli si impegnò quindi per diversi anni per combattere gli ugonotti; egli fu presente alla Battaglia di Arques nel 1589. Nello stesso anno, Carlo Emanuele fu Governatore di Parigi, dal momento che gli ugonotti, capeggiati da Enrico di Navarra stavano assediando la capitale francese. Durante l'assedio, il Re Enrico III di Francia morì, ed Enrico di Navarra si autodichiarò Re con il nome di Enrico IV. Carlo Emanuele fuggì, e si scontrò con il nuovo proclamato re nella Battaglia di Ivry del 1590, che sancì la definitiva sconfitta della Lega Cattolica.