1617-ci ildə Heydelberqdə V Frederik və ailəsində anadan olmuşdur. O, 1618-ci ilin martında Sedan knyazı Henri Buyon və Uels şahzadəsinin nümayəndəsi olan dövlət katibi Albertus Mortonun iştirakı ilə vəftiz olundu. 1632-ci ildə sürgündə olan atasının ölümündən sonra Karl atasının Pfalz Elektoratındakı mülklərini miras aldı, çünki onun böyük qardaşı Henri Frederik 1629-cu ildə Niderlandda vəfat etmişdi. Əmisi tərəfindən böyüdülən hələ 1633-cü ildə Bant ordenini almışdı. 1635-ci ildəki Praqa sülhü onun Pfalsdakı hüquqlarını tanımadığına görə qardaşı ilə birlikdə dayısı I Karlın sarayına, İngiltərəyə köçmüşdü.

1638-ci ildə o, ingilis vəsaiti ilə kiçik bir ordu yaratmağa və Almaniyanın şimal-qərbindəki Meppeni baza kimi satın almağa nail oldu. Qısa müddətdən sonra o, həm Meppeni, həm də ordusunu rəhbərliyi altındakı imperiya ordusuna itirdi. Belə ki, Karl Lüdviq öz qoşunları və İsveçin dəstəyi ilə Lemqo şəhərini fəth etməyə çalışanda Hatzfeldt onun ordusunu darmadağın etdi. Rupert Hamburq vasitəsilə Niderlanda qaça bilsə də, Karl ələ keçirildi.

1639-cu ildə ölümündən sonra Karl onun ordusunu ələ keçirməyə çalışdı, lakin Rişelyenin əmri ilə Fransadan keçəndə Elzasa gedən yolda saxlanıldı. Karl Lüdviq daha sonra İngiltərəyə qayıtdı və bundan sonra qardaşları Rupert və Moritz monarxistlərin tərəfində cəbhə xəttində vuruşarkən o arxa planda qaldı. 1641-ci ilin noyabrında Karl Şotlandiya Parlamentində oturdu və onun ardınca Almaniyaya getməli olan 10000 şotland əsgəri tapa bildi. Lakin tezliklə İrlandiya üsyanı başladı və bu qüvvələr oradakı protestant icmasını qorumaq üçün İrlandiyaya yönləndirildi. Karl Lüdviq daha sonra onun İngiltərədəki müxalifət qüvvələrinin diqqət mərkəzinə çevriləcəyindən qorxan dayısından tədricən uzaqlaşdı. Həqiqətən də, İngiltərə vətəndaş müharibəsinin başlamasına səbəb olan böhranda Karl Lüdviq parlamentçi liderlərə, xüsusən də böyük rəğbət bəsləyirdi və onların Pfalsın köməyinə gəlmək ehtimalına daha çox inanırdı. O, Strafford qrafının edamını dəstəkləmişdi. Karl Lüdviq vətəndaş müharibəsinin ilkin mərhələlərində dayısı ilə birlikdə iştirak etsə də, parlamentdəki simpatiyasına görə ona inamsızlıq yarandı və tezliklə Haaqadakı anasının yanına qayıtdı. Orada o, dayısının onu İspan dəstəyi üçün satacağından qorxaraq monarxistlərdən uzaqlaşdı.

1644-cü ildə Karl Lüdviq parlamentin dəvəti ilə İngiltərəyə qayıtdı. O, Uaythol sarayında məskunlaşdı və qardaşları Rupert və Moris kralçı generallar olsalar da, protestantları dəstəklədi. Müasirləri (Kral da daxil olmaqla) və bəzi müəlliflər hesab edirdilər ki, Karl Lüdviqin Londona səfər etməkdə və Girdəbaşlarla ittifaqa girməkdəki məqsədi parlamentin onu dayısının yerinə taxta oturtacağına ümid etməsidir. Karlın parlamentçiləri dəstəkləməsi dayı və bacıoğlu arasında düşmənçiliyə səbəb oldu. 1648-ci ilin oktyabrında Vestfaliya sülhü ona Aşağı Pfalsı geri verəndə hələ İngiltərədə idi. O, İngiltərədə dayısının 1649-cu ilin yanvarında edam edildiyini görəcək qədər qaldı.

Vestfaliya Sülhündən sonra Karl Lüdviq 1649-cu ildə seçki ləyaqəti də daxil olmaqla, kürfürstlüyün ərazisini azaldılmış formada geri aldı. Bu, Müqəddəs Roma İmperiyasına səkkizinci kürfürstlüyü — Bavariyanı yaratmağa imkan verdi. Simvolik "İmperiyanın baş xəzinədarı" titulu da 1623-cü ildə Bavariyaya verilmişdi. Pavia müqaviləsindən sonra Pfals kürfürstlüyünə aid olan Yuxarı Pfals Bavariya ilə qalmışdı. Bununla belə, sülhün maddələrinə görə Bavariya nəsli sona çatarsa, bu torpaqlar Pfalsa qayıdacaqdı.

Otuzillik müharibədən sonra, Karl Pfalsın yenidən qurulması və onun iqtisadi təşviqi üçün çox şey etdi. Əhali sayındakı azalmanı kompensasiya etmək üçün o, qonşu , Bavariya, və İsveçrə torpaqlarına işəgötürənlər göndərdi və onlara nisbətən tez uğur qazanacaqları Pfalsa köçərlərsə əmlak və vergidən azad ediləcəkləri vədini verdi. Bundan əlavə, o, özünü idarəetmənin yenidən qurulmasına, təhsil və maliyyə sistemlərinin yenidən qurulmasına intensiv şəkildə həsr etdi. Otuz illik müharibədə Heydelberq sarayı dağıdılandan sonra kürfürst müasir iqamətgah tikmək üçün yer axtarırdı. 1659-cu ildə o, Vorms əhalisinə dostluq mesajı göndərdi və onlara şəhərə kömək etmək və ticarətini artırmaq üçün hər şeyi etməyi təklif etdi. Bu qala Vormsdakı təpədə olacaqdı. İmperatora sadiq olan Vorms əhalisi bunu rədd etdilər və kürfürst bunun əvəzində Manhaymdakı ikinci iqamətgah planlaşdırıldı.

İmperator III Ferdinandın ölümündən sonra 1657-ci ildə Karl Lüdviq imperiya vikarı vəzifəsi aldı. Lakin Bavariya kürfürstü artıq Pfalsın köhnə yerini tutmuşdu. Buna görə də Karl Lüdviq və Ferdinand Mariya arasında mübahisə başverdi.

1673–1679-cu illərdəki müharibələrdə Fransa Pfalsı ittifaq yaratmağa məcbur etmək istəyirdi. O bundan imtina etsə də fransız ordusu 1674-cü ilin iyulunda Pfalsı viran etdi. sonra Fransa kürfürstü 150000 quldenlik müharibə vergisi ödəməyə məcbur etdi və Pfalsın xeyli ərazisini müsadirə etdi.

Karl Lüdviqin mütləqiyyətçi hakimiyyəti çox vaxt atalıq xüsusiyyətlərinə malik idi. Hər kəsi tanıyırdı və hər şeyin qayğısına qalırdı. O, Otuz İllik Müharibədən sonra Pfalsın yenidən qurulmasını sürətlə inkişaf etdirmək üçün intensiv səylər göstərdi. Kürfürst daim dövlət işləri ilə məşğul olurdu, yoxlanışlara gedir, özü mühazirə oxuyur, səhlənkarlıqdan və tənbəllikdən şübhələnən kimi danışanların tez-tez sözünü sərt şəkildə kəsirdi. O, məsələn, iclasa çox gec gələn kanslerləri açıq şəkildə danlamışdı. Bu, onu adi insanlar arasında çox məşhur etdi.

Ailəsindəki bədbəxtlik ona çox ağır gəlirdi. Doqquz yaşlı qızı Friederikenin dəfnində o, şok içində yazırdı:

Karl Lüdviq inamlı bir kalvinist olaraq hər gün ibadət və tövbə edirdi. Buna baxmayaraq, dini fanatizmlə səciyyələnən azsaylı hökmdarlardan biri kimi o, dini tolerantlığı əhali arasında firavan birgəyaşayış üçün ən əsas şərt kimi görürdü. Beləliklə, o, 1677–1680-ci illərdə Manhaymdakı Fridrixsburq qalasında Konkord kilsəsi adlanan kilsəni yeni saray kilsəsi kimi tikdirdi və bu kilsə şəhərdəki bütün denominasiyalara açıq olmalı idi: Fransız protestantlar, Alman protestantıar, Niderland protestanlar, lüteran və hətta katolik icmasına.

1652-ci ildə Haydelberq şəhərinin yəhudi həkimi Yakob İsraili (1621–1674) Haydelberq Universitetində fiziologiya, anatomiya və cərrahiyyə üzrə tam professor təyin etmişdi. Barux Spinoza isə kürfürstün ona təklif etdiyi fəlsəfə kafedrasını qəbul etməmişdi.

Karl Lüdviq 1680-ci ildə yaxınlığında vəfat etdi. 18 övladı olan Karl Lüdviq iki dəfə evlənmişdi. İlk evliyi 22 fevral 1650 tarixində Hessen landqrafı qızı Şarlotta (1627–1686) ilə olub. Övladları:

1. II Karl (31 mart 1651 – 26 may 1685)
2. Elizabet Şarlotta
3. Fridrix (12 – 13 may 1653)

Karl Lüdviq 6 may 1658-ci ildə ikinci evliliyini kasıblamış bir baron olan Kristof fon Deqenfeldin qızı Luiza ilə etdi. 1667-ci il dekabrın 31-dən kürfürst və onun sarayı Luizaya "Rauqrafina" titulunu və ərazi hüquqları olmadan müvafiq Rauqraf/Rauqrafina titullarını onun hər övladına verdi. Kürfürstün birinci evliliyi rəsmi olaraq bitmədiyi və boşanmadığı üçün ikinci evlilikdən olan övladları Pfals taxtına rəsmi varis kimi tanınmadılar:

1. Karl Lüdviq (15 oktyabr 1658 – 12 avqust 1688)
2. Karolina (19 noyabr 1659 – 28 iyun 1696), Şomberqin 3-cü hersoqu Meinhardt fon Şomberq ilə evləndi.
3. Luiza (25 yanvar 1661 – 6 fevral 1733)
4. Lüdviq (19 fevral 1662 – 7 aprel 1662)
5. Amaliya Elizabet (1 aprel 1663 – 13 iyul 1709)
6. Georq Lüdviq (30 mart 1664 – 20 iyul 1665)
7. Frederika (7 iyul 1665 – 7 avqust 1674)
8. Fridrix Vilhelm (25 noyabr 1666 – 29 iyul 1667)
9. Karl Edvard (19 may 1668 – 2 yanvar 1690)
10. Sofi (19 iyul 1669 – 28 noyabr 1669)
11. Karl Morits (9 yanvar 1671 – 13 iyun 1702)
12. Karl Avqust (19 oktyabr 1672 – 20 sentyabr 1691)
13. Karl Kazimir (1 may 1675 – 28 aprel 1691)

Luiza von Deqenfeld 1677-ci ildə doğuş zamanı vəfat etdikdən sonra, Karl Lüdviq ilk arvadının rəsmi boşanma üçün razılığını almağa çalışdı ki, o, böyük və yeganə qanuni oğlunun evliliyindən 7 ildir uşağı olmadığı üçün bir əsilzadə ilə evlənə və varisliyi təmin edə bilsin. Bu təklif Şarlottanın qəti şəkildə rədd edilməsinə görə uğursuz olduqda, o, 1678-ci ildə İngiltərədə yaşayan kiçik qardaşı Ruperti evlənməyə razı salmağa çalışdı, lakin Rupert də bundan imtina etdi. Bundan sonra Karlın üçüncü qeyri-bərabər evliliyi İsveçrənin Şaffhauzen şəhərinin icra başçısı Tobias Hollanderin qızı Elizabetlə oldu. Bu evlilikdən doğulan Karl Lüdviqin (d. 1681) Pfals taxtına keçmək hüququ yox idi.