Era el décimo hijo y segundo varón del emperador Francisco I de Austria (anteriormente Francisco II del Sacro Imperio Romano Germánico) y de su esposa, María Teresa de las Dos Sicilias.

Debido al parentesco entre sus padres, Francisco Carlos y sus hermanos resultaron ser víctimas de una endogamia dinástica.

Su hermana, María Ana, era una débil mental sumida en un estado vegetativo y estuvo bajo la supervisión de una enfermera hasta su muerte en un cuarto cerrado.

La excepción fue la hermana menor, y más tarde emperatriz de Brasil, María Leopoldina, quién fue bendecida con una gran inteligencia, curiosidad, agilidad mental y talento artístico por encima de lo común.

Su matrimonio dio seis hijos: Francisco Carlos siempre fue un hombre sin ambición y alejado de los asuntos políticos, todo lo contrario que su esposa, Sofía.