Будущий принц астурийский родился в 1545 году Вальядолиде, в семье Филиппа Габсбурга и португальской принцессы Марии Авийской. Прошло всего 4 дня с его рождения, как он остался без матери, которая умерла после родов, что было в то время нормой и обыденным. Его отец Филипп был всё еще принцем, ведь на момент рождения Карлоса правил его дед Карл 5.
Парень не отличался хорошим здоровьем и красивой внешностью, что сейчас, что через век Габсбурги будут считаться самыми страшными монархами мира, это видно по портретам и знаменитой «Габсбургской челюсти». Как-то раз про его деда Карла 5 говорили «На его подбородке можно овощи резать!», хотя многие сходили по ним с ума.
1556 год, смерть Карла 5, взошествие Филиппа ll на престол Священной Римской империи, и вместе с этим Карлос теперь официально принц Астурийский, будущий король, преемник великих Габсбургов. Новый титул — новая жизнь, начали наследнику искать невесту, обычный процесс. В 1559 году его обручили с Елизаветой Валуа, она была дочерью французского короля Генриха ll Валуа и известной богатой женщины Екатерины Медичи. Да вот только через месяцев её выдали замуж вообще за его отца, чтобы окончить серию Испанско-Французских войн. Медлить не стали, стали искать новую невесту, была предложена Маргарита Валуа младшая сестра Елизаветы Валуа. Его выбор задержался на Анне Австрийской, она была его родственницей, что могло ещё усугубить династию Габсбургов, ведь Карлос был очень слаб. Но она тоже после смерти Елизаветы стала женой его отца.
Других наследников мужчин у Филиппа по прежнему не было, его назвали наследников и Кастилии и Арагона. Участвовал в делах государства был на советах, вел переписку с кузиной.
Незадолго до смерти он упал с лестницы, получив травму головы, он мог умереть, но сделав операцию все обошлось. Казалось, парень и дальше продолжит быть таким каким был, он невзлюбил герцога Альба, причина на это была, ведь он занял должность главнокомандующего войсками Испанских Нидерланд, ранее Филипп прочил эту должность своему сыну. Но как больной человек может управлять даже колонией? 1567 год, год до его смерти он хотел сбежать с Нидерланды, да вот его дядя Дон Хуан рассказал всё Филиппу ll.
Спустя несколько месяцев после этого в начале 1568 года его отец лично посадил под стражу, забрал документы и орудие. Провёл он так полгода, скончавшись в конце июля этого же года. Причина остаётся загадкой, ведь мальчик мог умереть из-за плохого здоровья, но есть предположения, что он был отравлен собственным отцом. Так и закончилась его история не успев начаться, возможно если бы он выжил то никогда не стал бы королём. Ведь Дон не хотел ни учиться, ни заниматься физкультурой, имел мелкие садисткие отклонения.