Hoàng tử Karl chào đời tại lâu đài Tre Kronor ở kinh đô Stockholm vào tháng 11 năm 1655. Ngay từ tháng 7 năm ấy, vua cha Karl X Gustav đã thân chinh tiến đánh Ba Lan (Chiến tranh Bắc Âu lần thứ hai), để lại Hoàng gia ở kinh đô. Sau nhiều năm chinh chiến, nhà vua trở về kinh đô vào mùa đông năm 1659, rồi triệu tập Hoàng gia và Quốc hội bốn đẳng cấp tại. Giữa tháng 1 năm 1660, nhà vua ngã bệnh; và, một tháng sau nhà vua ngự bút đoạn cuối cùng trong di chúc và dĩ nhiên là qua đời.[10]

Vua cha Karl X đã giao phó hoàng tử trẻ Karl cho các quan Nhiếp chính chăm sóc. Mẹ của ông, Hoàng hậu Hedvig Eleonora đứng đầu nhóm nhiếp chính cho đến khi vua Karl XI đích thân chấp chính vào ngày 18 tháng 12 năm 1672, nhưng bị không tham gia nhiều vào công việc trị quốc.[11]