Сын короля Фердинанда, с юности был известен эксцентричным поведением и скандальным образом жизни. По свидетельствам современников, страдал приапизмом, толкавшим его на «сексуальные эскапады». Был кратковременно женат без ведома короля на простолюдинке и имел от этого брака сына Мирчу Кароля Ламбрино (1920—2006), не признанного членом королевской семьи, однако впоследствии, уже после падения монархии, получившего право на фамилию Гогенцоллернов-Зигмарингенов по суду. В том же 1920 году Кароль женился официально на принцессе Елене Греческой, от этого брака в следующем году родился сын Михай. Но вскоре разразился новый скандал: кронпринц был лишён права престолонаследия в декабре 1925 года (эмигрировал с любовницей Еленой Вольф, она же Лупеску; эта женщина имела большое влияние на Кароля и осталась с ним до конца жизни).
После смерти отца (20 июля 1927) в 1930 году вернулся в Румынию, сместил 8-летнего сына Михая I и вступил на престол. В 1938 году установил диктатуру, запретил политические партии и профсоюзы. С его санкции был убит лидер националистов Корнелиу Кодряну. Придерживался пробританской ориентации. Лишившись британской поддержки, был вынужден признать Венский арбитраж 1940 года и присоединение Бессарабии к СССР, вскоре после чего был смещён Ионом Антонеску и покинул страну, а королём вновь стал Михай.
В 1947 году Кароль и Елена Лупеску поженились в Бразилии. В конце того же года Румынию покинул и низложенный Михай, однако он не пожелал встречаться за границей с отцом. Кароль II умер и был похоронен в Португалии. Спустя полвека, в 2003 году, его останки были перенесены в Румынию, в Куртя-де-Арджеш, где покоятся предыдущие короли. На перезахоронении присутствовала его внучка, дочь Михая.