Carlos nació en Neuburg en 1560, como el hijo menor del Conde Palatino Wolfgang de Zweibrücken y de Ana de Hesse.

Después de la muerte de su padre en 1569, Carlos y sus hermanos se repartieron sus territorios: Carlos recibió la porción palatina del Condado de Sponheim, un pequeño territorio alrededor de Birkenfeld.

Carlos es el fundador de la Casa del Palatinado-Birkenfeld.

Murió en Birkenfeld en 1600 y fue enterrado en Meisenheim.

Carlos era un príncipe de un Estado relativamente poco importante, y el hecho más destacado es que los reyes de Baviera fueron sus descendientes.