ขณะยังทรงพระเยาว์

สมเด็จพระราชาธิบดีฆวน การ์โลสที่ 1 เสด็จพระราชสมภพในขณะที่พระเจ้าอัลฟอนโซที่ 13 แห่งสเปน พระอัยกาของพระองค์ ทรงกำลังลี้ภัยทางการเมืองหลังจากการประกาศก่อตั้งสาธารณรัฐสเปนที่ 2 เมื่อเจริญพระชนมายุได้ 10 ปี พระองค์ได้เสด็จกลับสเปนเพื่อเข้ารับการศึกษาขั้นต้นที่โรงเรียนซานเซบัสเตียน (San Sebastián) และทรงสำเร็จการศึกษาเมื่อปี พ.ศ. 2497 (ค.ศ. 1954) ที่สถาบันซานอิซิโดรในกรุงมาดริด ทั้งนี้พระองค์ทรงมีพระเชษฐภคินี พระราชขนิษฐาและ พระราชอนุชาร่วมพระอุทร 3 พระองค์ คือ

• อินฟันตาปีลาร์ ดัชเชสแห่งบาดาโคซ (30 กรกฎาคม พ.ศ. 2479 – 8 มกราคม พ.ศ. 2563)
• อินฟันตามาร์การีตา ดัชเชสแห่งโซเรีย (ประสูติ 6 มีนาคม พ.ศ. 2482)
• อินฟันเตอัลฟอนโซแห่งสเปน (3 ตุลาคม พ.ศ. 2484 – 29 มีนาคม พ.ศ. 2499)

หลังจากได้ทรงจบการศึกษาในโรงเรียนเตรียมทหารซาราโกซาในปี พ.ศ. 2500 (ค.ศ. 1975) แล้ว พระองค์ก็ได้เข้ารับการศึกษาโรงเรียนทหารเรือที่เมืองปอนเตเบดรา และโรงเรียนทหารอากาศที่เมืองมูร์เซียต่อ