Charles-Louis est un fils de Frédéric-Louis de Schleswig-Holstein-Sonderbourg-Beck († 1728) et de son épouse Louise-Charlotte de Schleswig-Holstein-Sonderbourg-Augustenbourg (1658–1740). En 1757 il devient duc titulaire de Schleswig-Holstein-Sonderbourg-Beck après la mort au combat sans héritier de son neveu Frédéric-Guillaume III de Schleswig-Holstein-Sonderbourg-Beck lors de la bataille de Prague.