Vào ngày 13 tháng 3 năm 1824 mẹ của Carlo Ludovico qua đời và ông đã nối ngôi bà với chức tước Carlo I, Công tước của Lucca. Trong những năm đầu trị vì, ông thường không có mặt tại lãnh địa, và ông thường giao triều chính lại cho các vị bộ trưởng, đứng đầu là Ascanio Mansi. Từ năm 1824 đến năm 1827, Carlo Ludovico đã du lịch khắp nước Ý. Từ năm 1827 đến năm 1833, ông du lịch nước Đức, nơi ông sở hữu hai tòa lâu đài: Urschendorff và Weistropp (gần Dresden).

Đầu năm 1830, Carlo Ludovico bắt đầu quan tâm đến triều chính. Vào năm 1833 ông đã ban hành lệnh ân xá tại Lucca.

Về ngoại giao, Carlo Ludovico đã công nhận vua Louis Philippe I của Pháp, người nắm quyền lực trong cuộc Cách mạng tháng Bảy năm 1830. Ông cũng liên minh với những người muốn khôi phục Carlos V (Carlism) tại Tây Ban Nha. Năm 1834, chú của ông, người tự nhận là thừa kế của Carlos V, đã giúp cho Carlo Ludovico thành Hoàng tử (Infante) của Tây Ban Nha.