Ottenuti alcuni vantaggi nel primo conflitto, che lo vide alleato alla Francia, fu decisamente più fortunato nella seconda guerra, quando si schierò con l'Austria contro la Francia e vide ancora una volta i suoi Stati invasi dai francesi. Persa la battaglia di Madonna dell'Olmo, riuscì però ad infliggere una pesantissima sconfitta ai francesi sulle alture dell'Assietta nel 1747, ottenendo nuovamente la piena sovranità sul Piemonte e l'accrescimento dei suoi Stati fino al raggiungimento del confine naturale del Ticino. Il 19 settembre 1772 Carlo Emanuele introdusse nei suoi Stati il servizio postale, ammodernò in seguito i porti di Nizza e di Villafranca; combatté il banditismo in Sardegna, creò i "Monti frumentari", cioè dei magazzini comunali nei quali i contadini potevano comprare le sementi a un prezzo calmierato.