Karel Anton werkte mee aan de grondwet van het vorstendom Hohenzollern-Sigmaringen die zijn vader in 1833 uitvaardigde. Bij het uitbreken van de Maartrevolutie van 1848 droeg zijn vader ogenblikkelijk de macht aan hem over en trad op 27 augustus ook formeel te zijner gunste af. Het conflict tussen de regering en de volksvertegenwoordiging bleef, ondanks liberale maatregelen, echter toenemen. Karel Anton verliet zijn vorstendom op 27 september en herstelde op 10 oktober met Badense troepen de orde. Teleurgesteld en het regeren moe, besloot hij hierna zijn soevereiniteit op te geven, een stap die zijn vader aan het begin van de revolutie ook al had overwogen. Hij begon onderhandelingen met het door zijn Hohenzollernse verwanten geregeerde Pruisen. Op 7 december 1849 stond hij zijn soevereiniteit formeel aan Pruisen af. De kinderloze Frederik Willem Constantijn, vorst van Hohenzollern-Hechingen, wiens erfgenaam Karel Anton was, deed tegelijkertijd troonsafstand.