Carlo I var sønn av grev Leonardo I Tocco av Kefallinia og Leukas og hans kone Maddalena de’ Buondelmondi, søster til den tidligere despot Esau de' Buondelmonti av Epirus. Leonardo I, som var greve av Kefallinia fra 1357 til 1376 og hertug av Leukas fra 1362 til 1376 var selv sønn av Guglielmo II Tocco, guvernør av Kefallinia fra 1328 til 1335, og Margherita Orsini, søster av Nikolas Orsini og Johannes II Orsini, begge tidligere despoter av Epirus. Slik kunne Carlo Tocco hevde retten til å styre Epirus både som arving i Orsini- og Buondelmondi-slekten.