Fue el hijo más joven del duque Alberto VII y su esposa, Ana de Brandeburgo.
También actuó como tutor y regente de sus sobrinos-nietos Juan Alberto II y Adolfo Federico I, quien había heredado Mecklemburgo-Schwerin de Juan Alberto I en 1576.
Entre 1592 y 1610, fue también administrador diocesano del obispado de Ratzeburg.
Cuando en 1603 Juan VII de Mecklemburgo-Schwerin murió, Carlos I encargó a la viuda de Juan, Sofía de Schleswig-Holstein-Gottorp con la tutela y la regencia de Mecklemburgo-Schwerin en nombre de sus hijos menores Adolfo Federico I y Juan Alberto II.
En 1608, Carlos pidió al emperador declarar a Adolfo Federico I mayor de edad.