Родители Карла — герцог Фердинанд Альбрехт II Брауншвейг-Бевернский и принцесса Антуанетта Амалия Брауншвейг-Вольфенбюттельская.
Герцог Карл I основал названное в честь него учебное заведение Collegium Carolinum, ныне Технический университет Брауншвейга. В 1753 году перенёс свою резиденцию из Вольфенбюттеля в Брауншвейг. Похоронен в крипте Брауншвейгского собора.
Сестра Карла Елизавета Кристина Брауншвейгская в июне 1733 года вышла замуж за кронпринца Пруссии Фридриха, ставшего впоследствии королём Пруссии Фридрихом Великим. Карл I 2 июля 1733 года женился на сестре Фридриха Филиппине Шарлотте Прусской. В браке родилось 13 детей: