Сын герцога Савойского Виктора Амадея II и Анны Марии Орлеанской.
Вступил на трон в 1730 году после отречения своего отца.
Карл Эммануил женился 15 марта 1722 года на Анне Кристине Луизе Пфальцской (1704—1723). У них родился сын:
Его жена умерла при родах и он женился второй раз 23 июля 1724 года на кузине своей первой жены, Поликсении Кристине Гессе-Рейнфельс-Ротенбург (1706—1735), дочери Эрнеста Леопольда Гессе-Рейнфельс-Ротенбург. В этом браке родились:
Став вдовцом он женился в третий раз 1 апреля 1737 на Елизавете Терезе Лотарингской (1711—1741), дочери Леопольда I, герцога Лотарингии. У них родились:
Елизавета Тереза умерла вскоре после рождения третьего ребенка.