Карл был младшим сыном правящего с 1701 г. в Мекленбург-Стрелице герцога Адольфа Фридриха II и его третьей жены Кристианы Эмилии, урожденной принцессы Шварцбург-Зондерхаузен. Его отец умер, когда ему было всего три месяца, и его сводный старший брат наследовал их отцу как герцог Адольф Фридрих III. Карл же получил от своего отца уделы Миров и Немеров. После его кончины он поселился в Мирове со своей матерью, где жил со своей семьей в замке на острове, позже прозванном "нижним" или "новым" замком. Когда Карл подрос, он поступил в университет Грайфсвальд в Померании.
Карл любил играть на поперечной флейте, в связи с этим в 1726 году он отправился в путешествие по Европе, чтобы больше узнать о музыке. После посещения Женевы, Италии и Франции он направился в Вену, где на некоторое время поступил на службу к императору Священной Римской Империи в звании подполковника, накануне возвращения в Миров.
После ухода из армии Карл продолжил жить в замке Миров вместе с семьей, уделяя большую часть своего времени управлению имениями и образованию своих детей.
С середины 1730-х годов вокруг Карла в Мирове собиралось большее количество молодых дворян и ученых, которые во второй половине 18 века являлись интеллектуальной элитой маленькой страны в юго-восточной части Мекленбурга. Он встречался с прусским королем Фридрихом II в Райнберге, а позже и в Ганновере, где жил некоторое время, его восхищение им было выше среднего. Карл усердно поддерживал на ранних этапах творчества Самуила Бухгольца, одного из известных бранденбургских историков конца эпохи Просвещения.
Когда стало понятно, что брак его старшего брата герцога Адольфа Фридриха III не принесет наследника мужского пола, в соответствии с принципами секундогенитурного наследования возросло политическое значение Мировской линии в качестве возможных преемников герцогства Стрелицкого. Уже в 1738 сына Карла Адольфа Фридриха считали возможным наследником, что в принципе не доказано. Следует отметить, что пять из девяти владетельных князей Мекленбург-Стрелицких носили имя Адольф Фридрих, что выросло в некотором смысле в семейную традицию именования. В политическом противостоянии в Мекленбурге между правящим герцогом и рыцарями, последние принимали сторону Карла, что до и во время внутригосударственных переговоров по вопросу правового урегулирования наследия в 1755 (?) году усилило напряжение в отношения между двумя сводными братьями.
Карл проживал в Мирове до самой своей смерти в возрасте 44 лет в июне 1752 года. Через 6 месяцев скончался его старший брат Адольф Фридрих III, так и не оставив законного наследника мужского пола. Чтобы избегнуть значительных политических потрясений, сын Карла Адольф Фридрих был провозглашен герцогом Мекленбург-Стрелицким как Адольф Фридрих IV.
Карл женился 5 февраля 1735 г. в Айсфельде на принцессе Елизавете Альбертине (3 августа 1713, Хильдбургхаузен - 29 июня 1761, Нойштрелиц), дочери герцога Эрнста Фридриха I Саксен-Гильдбургхаузенского и Софии Альбертины, графини фон Эрбах-Эрбах . С повеления императора она стала опекуншей своих детей и регентшей герцогства с 1752 года , сыграв важную роль в борьбе за престол. А именно во время спора об опеке 1752-53 г.г., когда герцог Кристиан Людвиг II Мекленбург-Шверинский заявил, что он в качестве ближайшего мужского родственника имеет больше прав на опеку над старшим мальчиком, она сыграла центральную роль.
В этом браке родилось десять детей, шестеро из которых достигло совершеннолетия: