Карл благодаря усилиям своей матери был признан герцогом Пармы и наследником Пьяченцы и Тосканы, с бездетными владельцами которых он находился в родственных связях. В 1734 г. он овладел Неаполем и Сицилией и, признанный по Венскому трактату 1735 г. их королём, принужден был отказаться от остальных итальянских владений в пользу своего брата Филиппа и герцога Лотарингского Франца Стефана. Находясь под влиянием идей французской литературы XVIII в. и своего министра Тануччи, Карл совершил в Неаполе целый ряд благодетельных реформ, доставивших ему большую популярность. Такого же направления придерживался Карл и в Испании, королем которой стал по смерти своего брата, Фердинанда VI (10 августа 1759 г.). Согласно действовавшим в то время международным договорённостям, при вступлении на испанский престол Карл отрёкся от неаполитанского в пользу своего третьего сына, малолетнего Фердинанда (Фердинанда IV Неаполитанского, впоследствии Фердинанда I, короля Обеих Сицилий).
В царствование Карла (1759—1788) Испания продолжила оправляться от того материального и нравственного упадка, в который приведена была в XVII веке. Возрождению её много способствовали талантливые и просвещенные министры Аранда, Флоридабланка и Кампоманес. В области администрации, народного хозяйства и просвещения произведены были многие важные преобразования. Наиболее обременительные налоги были отменены, установлена свобода хлебной торговли, улучшены пути сообщения, восстановлен флот, в пустынной местности Сьерры-Морены основаны поселения немецких колонистов. Запрещено было ношение оружия в городах; изданы законы против нищенства и бродяжничества; улицы городов предписано мостить и освещать фонарями; устраивались водопроводы, воздвигались грандиозные здания и т. д. Основано много элементарных училищ, коллегий, военных школ, семинарий; в университетском преподавании произведён ряд важных реформ; учреждены экономические общества и различные академии. Наука в Испании служила руководством для жизни; учёные делались государственными людьми (Кампоманес, Ховельянос и др.). Народонаселение Испании возросло на 4 млн, доходы государства увеличились втрое.
Но реформы Карла, особенно касавшиеся свободы хлебной торговли, вызывали народные восстания, поддерживаемые невежественным духовенством и иезуитами. Так, 23 марта 1766 г. вспыхнул бунт в Мадриде, заставивший Карла удалиться в Аранхуэс; затем происходили беспорядки в Сарагосе, Барселоне, Андалусии, Гипускоа и др. местностях. Вредное влияние иезуитов послужило причиной изгнания их из Испании в 1767 г.
Во внешней политике Карл придерживался союза с Францией; 25 августа 1761 г. он заключил с версальским правительством «семейный договор» («pacte de famille»), вёл неудачную войну с Великобританией и Португалией (в рамках Семилетней войны) и по Парижскому миру 1763 года уступил Великобритании Флориду и земли на восток и юго-восток от Миссисипи в Северной Америке. Во время войны Великобритании с североамериканскими колониями Испания с Францией поддерживали американцев, и по Версальскому миру (3 сентября 1783 года) Испания получила обратно Флориду и остров Менорку.