Христиан Август был младшим сыном Кристиана Альбрехта Гольштейн-Готторпского и принцессы Фредерики Амалии Датской, поэтому правителем Гольштейн-Готторпским после смерти отца стал его старший брат Фридрих, а Христиану Августу в управление было дано крошечное владение Ойтин. Кроме того, семья сумела продвинуть его на пост князя-епископа Любека, который имел важное положение в структуре Священной Римской империи.
Когда его старший брат умер в 1702 году, оставив после себя в качестве наследника двухлетнего сына Карла Фридриха, то Христиан Август стал управляющим делами Гольштейн-Готторпа, а когда в 1708 году умерла и вдова Фридриха Гедвига София Шведская, то он стал полноправным регентом герцогства Гольштейн-Готторп, которое было очень опустошено после Северной войны.
2 сентября 1704 года Христиан Август женился на Альбертине Фредерике Баден-Дурлахской, и у них было несколько детей:
- Гедвига София Гольштейн-Готторпская (9 октября 1705 — 4 октября 1764)
- Карл Гольштейн-Готторпский (26 ноября 1706 — 31 мая 1727)
- Фредерика Амалия Гольштейн-Готторпская (12 января 1708 — 19 января 1731)
- Анна Гольштейн-Готторпская (3 февраля 1709 — 1 февраля 1758) — супруга герцога Вильгельма Саксен-Гота-Альтенбургского
- Адольф Фредрик Ойтинский (14 мая 1710 — 12 апреля 1771), который в 1743 году стал кронпринцем Швеции, и в 1751 году унаследовал шведский трон
- Фридрих Август Ойтинский (20 сентября 1711 — 6 июля 1785), который занял пост епископа Любекского после Адольфа Фредрика (занимавшего его до отъезда в Швецию), а также получил Ойтин, в 1773 году он также стал правителем Ольденбурга.
- Иоганна Елизавета (24 октября 1712 — 30 мая 1760), супруга герцога Ангальт-Цербстского, мать Екатерины II.
- Фредерика София Гольштейн-Готторпская (2 июня 1714—1714)
- Вильгельм Христиан Гольштейн-Готторпский (20 сентября 1716 — 26 июня 1719)
- Фридрих Конрад Гольштейн-Готторпский (12 марта 1718—1718)
- Георг Людвиг Гольштейн-Готторпский (16 марта 1719 — 7 сентября 1763) — женат на Софии Шарлотте Гольштейн-Бекской (1722—1763).