Pas na de verkiezing van de hervormingsgezinde paus Pius IX en de vlaag van nationalisme die daarop volgde durfde hij Oostenrijk uit te dagen. Op 4 maart 1848 bekrachtigde hij een conservatieve grondwet en na het uitbreken van een revolutie in het onder Oostenrijkse heerschappij staande Lombardije-Venetië verklaarde hij Oostenrijk de oorlog (23 maart). Hij hoopte het gebied bij zijn rijk te kunnen voegen, maar werd bij Custozza op 23 en 24 juli verslagen. Kritiek op zijn militaire optreden en snelle radicalisering in Piëmont leidden ertoe dat Karel Albert in maart 1849 de wapenstilstand verbrak en besloot alles op alles te zetten. In de Slag bij Novara van 23 maart werd hij echter weer vernietigend verslagen.