เจ้าชายชาร์ลแห่งลักเซมเบิร์ก ประสูติเมื่อวันที่ 7 สิงหาคม พ.ศ. 2470 เป็นพระโอรสพระองค์ที่ 5 และพระองค์ที่ 2 ใน แกรนด์ดัชเชสชาร์ล็อตแห่งลักเซมเบิร์ก และ เจ้าชายเฟลิกซ์แห่งบูร์บง-ปาร์มา เป็นพระอนุชาใน แกรนด์ดยุกฌ็องแห่งลักเซมเบิร์ก เป็นพระปิตุลา (อา) ใน แกรนด์ดยุกอ็องรีแห่งลักเซมเบิร์ก โดยขณะทรงพระเยาว์นั้น พระองค์ทรงศึกษาในโรงเรียนแห่งหนึ่งในแคนาดา โดยภายหลังเหตุการณ์สงครามโลกครั้งที่สอง สงบลง ทรงย้ายไปศึกษาต่อ ณ เลอเฟิน โดยภายหลังที่มรงศึกษาจบ เสด็จนิวัติกลับประเทศ และทรงทำงานในด้านการแก้ไขปัญหาเศรษฐกิจของประเทศ