Kun Milanossa ja Lombardiassa maaliskuun 1848 lopussa puhkesi kapina Itävaltaa vastaan, Kaarle Albert epäröi aluksi sekaantua tapahtumiin, mutta lähti sitten ensimmäisenä Italian ruhtinaista tukemaan kapinallisia ja julisti sodan Itävallalle. Sotaretki sujui aluksi hyvin, mutta Italian valtioiden väliset kiistat sotkivat hänen suunnitelmansa, ja aloite valui pian pois Sardinian armeijalta. Kaarle Albertin joukot kärsivät tappion Custozzan taistelussa 25. heinäkuuta 1848, ja hävittyään myös Milanossa hän allekirjoitti aselevon 9. elokuuta. Valtakunnan sisäisten paineiden seurauksena hän kuitenkin rikkoi aselevon ja aloitti uudestaan sotatoimet Itävaltaa vastaan 12. maaliskuuta 1849. Tätä kuitenkin seurasi lopullinen tappio Novaran taistelussa 23. maaliskuuta. Kaarle Albert luopui taistelukentällä saman tien kruunusta poikansa Viktor Emanuel II:n hyväksi ja lähti maanpakoon Portugaliin. Hän kuoli siellä vain neljä kuukautta myöhemmin.