En 1950, con la muerte de su bisabuelo, el rey Gustavo V de Suecia, Carlos Gustavo se convirtió en el heredero, a los cuatro años de edad, ya que el 26 de enero de 1947 su padre, el príncipe Gustavo Adolfo, duque de Västerbotten, murió en un accidente de avión en el aeropuerto de Copenhague-Kastrup.