Em 27 de agosto de 1897, Carlos desposou sua prima, a princesa Ingeborg da Dinamarca, filha de Frederico VIII. A mãe de Ingeborg, a rainha Luísa, era sua prima-irmã. O casal teve quatro filhos:[1]
O príncipe chegou a ser considerado um candidato ao trono da Noruega, quando este país decidiu separar-se da Suécia. A oposição de seu pai, porém, acabou com esta possibilidade, e o escolhido acabou sendo um irmão da esposa de Carlos, o futuro Haakon VII da Noruega.
O duque da Gotalândia Ocidental teve uma carreira militar, alcançando o posto de general de cavalaria. Ocupou o cargo de presidente da Cruz Vermelha da Suécia de 1906 até 1945. Foi membro também de diversas organizações humanitárias internacionais.[2][3]