Carl Alfthanin isä oli Venäjän armeijassa koko ikänsä palvellut kenraaliluutnantti Alexis Alfthan. Alfthan kävi Suomessa Haminan kadettikoulun 1873–1879 ja sen jälkeen Pietarissa Nikolain ratsuväkikoulun. Palveltuaan kuusi vuotta upseerina Henkikaartin ulaanirykmentissä hän suoritti 1887–1889 yleisesikunta-akatemian ja toimi vuodesta 1890 esikuntaupseerina. Hänet ylennettiin 1893 everstiluutnantiksi ja komennettiin eteläisen Ussurin alueen joukkojen komentajan erikoistehtäviin. Kiinan–Japanin sodan aikana Alfthan lähetettiin 1896 puoli vuotta kestäneelle tiedustelumatkalle vasta itsenäistyneeseen Koreaan ja palkittiin seuraavana vuonna everstin arvolla. Sen jälkeen hän oli kuuden vuoden ajan esikuntatehtävissä Kaukasiassa ja vuosina 1903–1904 113. Staraja Russan jalkaväkirykmentin komentajana Kiovassa.