Карл Эйтель Фридрих Людвиг фон Гогенцоллерн-Зигмаринген родился 20 апреля 1839 года в городе Зигмаринген, Германия. Учился в военной академии в Берлине. Являлся офицером прусской армии, участвовал в Датской войне 1864 года.
Карл избран на престол Объединенного княжества Валахии и Молдавии в 1866 году после анархии, вызванной свержением Александра Иона Кузы, когда перед государством возникла опасность распада и нового подчинения Османской империи. Так как Австрийская империя не приветствовала этого избрания, пришлось добираться из Пруссии в свое княжество по железной дороге через Австрию инкогнито. Доехав до границы Валахии, пересел в предоставленный ему экипаж и прибыл в Бухарест, восторженно приветствуемый населением. Вступив на престол, подписал весьма либеральную по тем временам Конституцию.
Внутри страны Каролю пришлось бороться с большими трудностями. В течение десяти лет страна страдала от борьбы боярской партии с либералами, пока весной 1876 года последние не одержали победу. В это же время началась постройка железных дорог и самостоятельная торговля с заграничными государствами. Симпатии румын к Франции и одновременный с франко-прусской войной крах предприятий Струсберга, из-за которого румынские железные дороги чуть не остались недостроенными, вызвали в Бухаресте 22 марта 1871 года движение против Карла, побудившее его сложить власть. Лишь с трудом его упросили принять ее снова.
В 1881 году после конституционной реформы Кароль I принял титул короля Румынии. За сорок восемь лет своего правления добился независимости страны, высоко поднял ее международный престиж, с немецкой дотошностью занимался восстановлением экономики, основал и упрочил румынскую королевскую династию.
Кароль I скончался 10 октября 1914 года в возрасте семидесяти пяти лет. Его преемником стал его племянник Фердинанд I.
Отец - Карл Антон Иоахим Гогенцоллерн-Зигмаринген, князь, министр-президент Прусского королевства
Мать - Жозефина Баденская, дочь Карла, великого герцога Баденского
Жена - Елизавета цу Вид, княжна, писательница под псевдонимом Кармен Сильва. В браке с 3 ноября 1869 года
Дочь - Мария (1870-1874), умерла в детстве