Родился 24.05.1751. Сын Виктора-Амадея III и Марии-Антуанетты, дочери Филиппа V Испанского.

В 1773, Карл Эммануил стал наследным принцем Сардинского королевства и получил титул князя Пьемонта. Он взошёл на трон в 1796 после смерти своего отца, в правление которого королевство потеряло большую часть территории.

6.09.1775 Карл-Эммануил женился на Клотильде (1759-1802), дочери Луи-Фердинанда, дофина Франции, но детей у них не было. После смерти жены Карл-Эммануил 4.06.1802 отрёкся от престола в пользу своего брата Виктора-Эммануила и посвятил себя религии. Он умер 6.10.1819.

После смерти в 1807 жившего в Италии кардинала Генриха-Бенедикта Стюарта Карл-Эммануил стал династически старшим среди потомков дома Стюартов, последним представителем которого по мужской линии был кардинал (правители Савойской династии происходили от Генриетты, дочери короля Англии Чарльза I).

По завещанию кардинала Стюарта Карл-Эммануил стал наследником якобитских притязаний на престолы Англии и Шотландии. Однако ни он, ни кто-либо из его наследников никогда претензий на британский престол не предъявляли.