Franz Karl sinh ra ở Vienna, là con trai thứ ba của Hoàng đế Francis II của Thánh chế La Mã sau cuộc hôn nhân thứ hai với Công chúa Maria Theresa của Nhà Bourbon, con gái của Ferdinand I, vua của Hai Sicilia và Maria Karolina của Áo. Vào ngày 4 tháng 11 năm 1824 tại Vienna, ông kết hôn với Công chúa Sophie của Bayern thuộc Vương tộc Wittelsbach, con gái của Vua Maximilian I Joseph xứ Bavaria với người vợ thứ hai Caroline xứ Baden. Em gái cùng cha khác mẹ của Sophie, Caroline Augusta của Bayern vào thời điểm này là mẹ kế của Franz Karl, đã kết hôn với người cha góa ba lần của mình vào năm 1816.

Franz Karl là một người đàn ông không có tham vọng và nói chung là kém hấp dẫn, mặc dù ông cùng với chú của mình là Đại công tước Louis, một thành viên của hội đồng Geheime Staatskonferenz, sau khi Hoàng đế Francis II qua đời đã Nhiếp chính Đế chế Áo thay cho người anh trai mắc bệnh tâm thần là Hoàng đế Ferdinand từ năm 1835 đến năm 1848. Tuy nhiên, các quyết định thực sự được đưa ra bởi Tể tướng của Đế quốc Áo Klemens Wenzel von Metternich và đối thủ của ông là Bá tước Franz Anton von Kolowrat-Liebsteinsky. Vợ ông, Sophie, đã chuyển tham vọng của mình, khi bà thúc giục Franz Karl từ bỏ tuyên bố lên ngôi vào thời điểm anh trai ông thoái vị vào ngày 2 tháng 12 năm 1848, để con trai cả của họ là Franz Joseph I lên ngôi.