Karl Theodor thuộc nhánh Pfalz-Sulzbach, nhà Wittelsbach, sinh ra ở Drogenbos gần Brussels và được dạy dỗ ở Mannheim.[2] Cha mẹ ông là công tước Johann Christian von Pfalz-Sulzbach và Marie de La Tour d’Auvergne[3]. Lúc 4 tuổi ông được thừa hưởng công quốc Markgrafschaft von Bergen op Zoom của mẹ ở Hà Lan. Khi chú, Joseph Karl von Pfalz-Sulzbach và cha ông mất sớm, Karl Theodor lúc 10 tuổi đã trở thành Pfalzgraf và công tước của Pfalz-Sulzbach. Theo ủy nhiệm của người bà con Karl III. Philipp (Pfalz), ông đã được các vị tu Dòng Tên huấn luyện để trở thành tuyển hầu tước. Bởi vì Karl Philipp không có con trai nối dõi, khi ông chết nhà Wittelsbach nhánh Pfalz-Neuburg bị tuyệt giống. Karl Theodor được thừa hưởng lãnh thổ của ông ta, Kurpfalz vào năm 1742. Để cho liên minh các nhánh nhà Wittelsbach được chặt chẽ Karl III Philipp đã tổ chức cuộc đám cưới vào 17 tháng 1 năm 1742 giữa cháu gái ông, nữ công tước Elizabeth Augusta của Sulzbach và Karl Theodore, cũng như chị em gái của bà, Maria Anna với công tước Clement Francis của Bayern.

Gần 20 năm sau họ mới có được một người con trai nhưng mất liền ngay sau đó. Từ đó 2 vợ chồng ngày càng xa cách nhau. Tuy không có con nối dõi, và vợ có nhiều người tình, cả ông cũng vậy, tuy nhiên ông không bỏ vợ. Chỉ sau khi vợ chết vào ngày 17 tháng 8 năm 1794, ngày 15 tháng ? năm 1795 Karl Theodor mới lấy vợ mới, bà Maria Leopoldine của Áo-Este, cháu nội của nữ hoàng Maria Theresias, lúc đó ông đã được 70 tuổi. Vì đây là cuộc hôn nhân gượng ép, Bà đại công tước Maria Leopoldine của Áo-Este lúc đó mới 18 tuổi, từ chối quan hệ tình dục với ông. Cho nên cuộc hôn nhân này cũng không mang lại đứa con nào cả.

Với chức vụ là tuyển hầu tước, Karl Theodore đã chinh phục con tim của người dân bằng cách sáng lập ra học viện khoa học, tạo ra các bảo tàng viện cũng như giúp đỡ nghệ thuật. Khi Maximilian III Joseph của Bayern chết 1777, Karl Theodore cũng trở thành tuyển hầu quốc của Bayern và dọn về cư ngụ ở München.