Принадлежал к Штирийской линии династии Габсбургов.

Родился 3.06.1540. Третий сын эрцгерцога Австрии, императора Фердинанда I и его жены Анны Богемской и Венгерской.

Герцог первоначально миролюбиво относился к протестантам. В 1572 Карл узаконил в стране свободу вероисповедания и Грац стал центром протестантского движения всей Внутренней Австрии. Однако уже в 1573 он пригласил в Штирию иезуитов, которые в 1586 основали Католический Грацский университет.

Карл умер 10.07.1590. С 1571 Карл был женат на своей племяннице Марии-Анне (1551-1608), дочери герцога Баварского Альбрехта V и Анны Австрийской. Их старший сын Фердинанд (1578-1637) стал императором Священной Римской империи.

Старшая дочь, Анна (1573-1598), в 1592 стала супругой короля Польши и Швеции Зигмунта III (в Швеции принял имя Сигизмунд), а после её смерти супругой короля в 1605 стала другая дочь Фердинанда, Констанция (1588-1631). Эта женитьба привела к гражданской войне в Польше (рокош 1606-1609), когда часть польской и литовской элиты восстала против усиления австрийского влияния.

Ещё одна дочь, Маргарита (1584-1611), в 1599 стала женой короля Испании Филиппа III. Самая младшая дочь, Мария-Магдалена (1589-1631), была супругой Козимо II Медичи.