En 1770, Carlos Guillermo se convirtió en teniente general del ejército de los Países Bajos.

En 1775, sucedió a su padre como príncipe de Nassau-Usingen.

Carlos Guillermo murió más tarde ese mismo año.

Debido a que no tenía heredero varón, fue sucedido por su hermano menor, Federico Augusto.

Carlos Guillermo y Carolina Felicita tuvieron una hija: