ロートリンゲン公（ロレーヌ公）レオポルトの末子として、1712年12月12日にリュネヴィルで生まれた。軍人となるべく教育を受け、兄にあたるフランツ・シュテファン（ロレーヌ公、後の神聖ローマ皇帝フランツ1世）がハプスブルク家のマリア・テレジアと結婚して（1736年）、ロレーヌ公国との交換でトスカーナ大公国を獲得した後（1737年）、カール・アレクサンダーはハプスブルク帝国（オーストリア）の軍人になり、オーストリア・ロシア・トルコ戦争では1737年と1738年の戦役に参戦した。