Karl von Normann war der zweite Sohn des württembergischen Ministers Philipp Christian von Normann-Ehrenfels (1756–1817) und dessen Ehefrau Franziska von Harling (1766–1819). Als Fünfzehnjähriger wurde er Kadett in einem österreichischen Kürassier-Regiment. 1803 trat er als Premierleutnant in die Württembergische Armee ein. 1806 nahm er an Napoleons Feldzug gegen Preußen teil. 1809 wurde er zum Oberstleutnant befördert und ein Jahr später zum Kommandeur des Leib-Chevauxlegers-Regiments ernannt, mit dem er 1812 am Russlandfeldzug Napoleons teilnahm. Nach Normanns Aufzeichnungen verlor das württembergische Kontingent dabei „15.000 Mann, 3.000 Pferde und 36 Kanonen“.