Karl Otto sündis Birkenfeldis pfaltskrahv Georg Wilhelmi ainsa pojana. Ta järgnes oma isale aastal 1669. Karl Otto suri Birkenfeldis ja maeti Meisenheimi.
Karl Otto abiellus 30. novembril 1616 Hohenlohe-Neuensteini krahvi Kraft VII tütre Margarete Hedwigiga ja nad said järgmised lapsed:
Karl Wilhelm (22. august 1659 – 18. aprill 1660)
Charlotte Sophia Elisabeth (14. aprill 1662 – 14. august 1708)
Hedwig Eleonore Maria (17. august 1663 – 12. aprill 1721)