Второй сын и младший ребенок короля Максимилиана I и Августы Вильгельмины Гессен-Дармштадтской. Был назван в честь Карла Теодора, курфюрста Пфальца, которому наследовал его отец.
В 1823 году Карл Теодор вступил в морганатический брак и отказался от своих династических прав. Его избранница Мария Анна София Петин (1796—1838) получила титул графини вон Берсторфф. У них было три дочери: Каролина, Максимилиана и София. В 1859 он женился на Генриетте Шёллер фон Франкенбург, брак был бездетным.
Принц умер в возрасте 80 лет, упав с лошади.
С 1813, находясь в чине генерал-майора, до заключения мира участвовал в войне с Францией. 29 января 1814 года император Александр I пожаловал ему орден св. Георгия 4-й степени (№ 2816 по кавалерскому списку Григоровича—Степанова).
Во время войны 1866 был главнокомандующим 7-го и 8-го союзных корпусов и весьма неудачно действовал против пруссаков.