Carl Ehrenstéen var son till Edvard Ehrenstéen och Catharina Wallenstedt och han var bror till Edvard Ehrenstéen och Lars Filip Ehrenstéen. Han studerade i Uppsala för professorerna Martin Brunnerus, Erik Benzelius den äldre samt Johannes Schefferus, och följde därefter sin far på dennes ambassad till England, Frankrike och Holland där man utarbetade Freden i Aachen. 1675 utnämndes han till kanslijunker för att 1677 befordras till sekreterare i kammarrevisionen. Karl XI uppskattade honom mycket, vilket hans karriär är prov på. Han användes flitigt av kungen under Riksdagen 1678 i Halmstad, han följde därefter kungen i fält under det Skånska kriget.