Fernando nació en el Palacio de Schönbrunn en Viena durante el esplendor del reinado de sus padres, en el seno de una familia numerosa que sufriría los efectos de la viruela, enfermedad que acabó con la vida de algunos de sus hermanos. Se cuenta que siendo niño, su padre les regaló a él y a su hermano Maximiliano Francisco una complicada máquina para acuñar monedas, con la idea de que les sirviera para aprender la lección sobre el esfuerzo y trabajo necesarios para conseguir las cosas. Ejerció de preceptor suyo Carlo Antonio Martini, personaje ilustrado de la época que fue muy apreciado por el joven Fernando.
Gobernador de Milán
Fernando fue prometido en matrimonio a María Beatriz de Este (1750-1829), nieta de Francisco III de Este, Duque de Módena, que era cuatro años mayor que él. María Teresa tenía mucho interés en unir la Casa de Habsburgo con la de Este, enquanto Francisco III queria evitar que, com a provável extinção da linha masculina Este, o antigo ducado familiar desaparecesse da história, sendo simplesmente reabsorvido, como um feudo imperial convertido vacante, pelo resto dos domínios dos Habsburgo.
No início de 1771, a Dieta Imperial Perpétua de Ratisbona ratificou a designação de Fernando Carlos para a futura investidura imperial como duque de Modena e Reggio, e, em 15 de outubro, a cerimônia de casamento poderia finalmente ser celebrada em Milán, onde o novo casal se estabeleceu definitivamente, tendo Francisco III "voltou" para seu novo nieto adquiriu o cargo interino de governador que ocupava desde a assinatura dos acordos de casamento, como forma de garantia dos mesmos. Para la celebración, se estrenaron las óperas Il Ruggiero de Johann Adolph Hasse y Ascanio in Alba de Mozart.
En honor a la pareja, la emperatriz ordenó la construcción de la Villa real de Monza.
Tras el incendio que afectó en 1776 el Teatro ducal de Milano, Fernando se convierte en promotor de la construcción del Teatro de La Scala (1778) y del Teatro Lírico de Milán (1779).
Según las instrucciones inapelables de su madre, Fernando no debía inmiscuirse en los asuntos de gobierno ni entorpecer el trabajo de los funcionarios austríacos que gobernaban realmente. Su obligación se limitaba a la representación de su rango aristocrático.
María Teresa, en efecto, estaba muy preocupada por las debilidades y falta de talento político de su hijo. Le escribió cerca de seiscientas cartas reprendiéndolo y dándole consejos para que se convirtiera en un modelo para sus súbditos. La Emperatriz era de la idea que un gobernante debería encarnar todas las virtudes y así ser un ejemplo de conducta y admiración para su pueblo. Escribió incluso a su nuera, a quien tenía en gran estima, instándola a influenciar positivamente a su hijo.
Descendencia
La pareja tuvo diez hijos, miembros de la línea Habsburgo-Este: