Коли Францу Карлу йшов п'ятий рік, його матір померла після пологів. Батько невдовзі оженився із Марією Людовікою Моденською. У 1810 році старша сестра Франца Карла, Марія Луїза, стала дружиною Наполеона Бонапарта. За чотири роки вона повернулась із Франції з сином, що отримав титул герцога Рейхштадтського, і оселилась у палаці Шенбрунн.
Після закінчення Віденського конгресу у 1815 році в країні нарешті запанував мир. А у 1816 році, після смерті Марії Людовики, у Франца Карла з'явилася нова мачуха — Кароліна Августа Баварська.
На найвищому рівні було домовлено укласти шлюб юного ерцгерцога з однією із доньок короля БаваріїМаксиміліана I. Остаточний вибір пав на Софію Доротею. Софія була гарною та освіченою дівчиною, цікавилась живописом, музикою та театром. До того ж була зведеною сестрою мачухи Кароліни. Наречений їй не сподобався і заміж вона вийшла тільки за батьківською вимогою.
Весілля відбулося 4 листопада 1824 року у Відні. За шість років у родині з'явився перший син, майбутній імператор Франц Йозеф. Всього у подружжя народилося п'ятеро живих дітей.
У 1835 помер імператор Франц I. Наступним володарем імперії став старший брат Франца Карла, Фердинанд. Він мав слабке здоров'я, хворів на епілепсію та гідроцефалію. Проте чутки про його недоумкуватість були перебільшені: новий імператор знав п'ять мов, грав на двох музичних інструментах, вів широке листування, цікавився наукою та сільським господарством.
Для допомоги йому в управлінні країною була утворена регентська рада, до складу якої увійшов і Франц Карл. У 1839 році стало очевидним, що дітей у Фердинанда та його дружини Марії Анни Савойської не буде. Внаслідок цього прийняли статут, який регламентував порядок наслідування трону: спочатку імператором мав стати Франц Карл, потім — його старший син Франц Йозеф.
Ерцгерцог цікавився культурою та мистецтвом, був відомим покровителем культурних закладів. Так, 28 січня 1839, він взяв під опіку музейний комплекс у Лінці. Через свою щедрість Франц Карл був надзвичайно популярний у Ішлі. Приїжджаючи до цього курортного містечка, ерцгерцог викупляв усі квитки на всі вистави, що йшли протягом його перебування, і дивився спектаклі сам чи з кількома друзями. Програма виступів складалася з його власних побажань. Перед від'їздом він виплачував акторам їхню річну зарплатню.
У 1864 році його другий син Максиміліан відмовився від прав на австрійський престол і став імператором Мексики. За три роки прийшла звістка про його загибель у Керетаро. На Софію це дуже вплинуло, вона відійшла від політики і ставала все релігійнішою. Від смерті сина вона так і не оговталась, і померла навесні 1872 року. Франц Карл пережив дружину на п'ять років і пішов з життя 8 березня 1878.