À la mort de l'archiduc Rodolphe, retrouvé sans vie dans le pavillon de chasse de Mayerling, le , en compagnie de sa maîtresse Marie Vetsera, Charles-Louis devient héritier du trône. Contrairement à plusieurs rumeurs, il ne renonce pas à son statut d'héritier en faveur de son fils aîné&lt;ref name="NYTimes.com 2/2/1889"&gt; Accessed 22 May 2009.&lt;/ref&gt;. Il meurt prématurément d'une fièvre typhoïde contractée après avoir bu l'eau du Jourdain lors d'un pèlerinage en Terre sainte en 1896. Dès lors, François-Ferdinand est désigné comme héritier du trône impérial.