Carlos Luis de Austria nace en el Palacio de Schönbrunn en Viena, Imperio austrohúngaro el 30 de julio de 1833 y muere en Viena, Imperio austrohúngaro el 19 de mayo de 1896; archiduque de Austria; presunto heredero del Imperio Austrohúngaro.
Tercer hijo del archiduque Francisco Carlos de Austria y de la princesa Sofía de Baviera. Sobrino del kaiser Francisco José. Hermano de Luis Víctor de Austria, Maximiliano de Habsburgo, Francisco José I de Austria. Padre del archiduque Francisco Fernando de Austria, cuyo asesinato desencadenó la I Guerra Mundial.
El 5 de septiembre de 1850 los hermanos Fernando Maximiliano y Carlos Luis comienzan un viaje a bordo del Vapor Almirante Schwarzenberg; acompañados del pintor Peter Johann Nepomuk Geiger. Visitan Líbao, Grecia, Turquía, Palestina y Egipto.
El 4 de noviembre de 1856 en Dresde, se casa con su prima hermana y prima tercera, la princesa Margarita de Sajonia (hija del rey Juan I de Sajonia y de la princesa Amalia de Baviera), sin tener descendencia.
El emperador Francisco José nombra a Carlos Luis gobernador del Tirol. Carlos Luis y Margarita se instalaron en Innsbruck.
El 21 de agosto de 1858 en el Palacio de Laxenburg en Baja Austria, Imperio austríaco, nació su sobrino el archiduque Rodolfo de Habsburgo, príncipe heredero de Austria.
El 15 de septiembre de 1858 falleció su esposa Margarita de Sajonia.
El 16 de octubre de 1862 en Roma, se casa por poderes con la princesa María Anunciada de Borbón-Dos Sicilias.
El 16 de octubre de 1862 en Venecia, se casa en persona con la princesa María Anunciada de Borbón-Dos Sicilias (hija del rey Fernando II de las Dos Sicilias y de la archiduquesa María Teresa de Austria-Teschen), con quien tiene cuatro hijos (Francisco Fernando, Otto Francisco, Fernando Carlos y Margarita Sofia de Austria).
Un día después de la boda, María Anunciada de Borbón-Dos Sicilias sufrió un ataque de epilepsia durante la misa, que causó revuelo porque se produjo frente a los miembros reunidos de la Casa de Habsburgo. Siempre sufrió una salud delicada por lo que durante su matrimonio viviría en Gorizia, Graz y Viena.
El 18 de diciembre de 1863 en Graz, Ducado de Estiria, Imperio austrohúngaro (hoy Austria), nació su hijo Francisco Fernando Carlos Luis José María de Austria conocido como Francisco Fernando de Habsburgo, archiduque de Austria.
El 21 de abril de 1865 en Graz, Imperio Austrohúngaro, nació su hijo Otón Francisco de Austria, archiduque de Austria.
El 27 de diciembre de 1868 en Viena, Imperio Austrohúngaro, nació su hijo Fernando Carlos de Austria, archiduque de Austria.
El 13 de mayo de 1870 en el Palacio de Artstetten en Artstetten-Pöbring, nació su hija Margarita Sofía de Habsburgo-Lorena, archiduquesa de Austria.
El 4 de mayo de 1871 en Viena, Imperio austrohúngaro, su esposa María Anunciada de Borbón-Dos Sicilias muere a causa de la tuberculosis. Fue enterrada en la Cripta Imperial de Viena.
El 28 de mayo de 1872 en Viena, Imperio austrohúngaro, falleció de neumonía su madre Sofía de Baviera. Fue enterrada en la Cripta Imperial de Viena.
Maria Teresa de Portugal conoció a su primo materno, Carlos Luis de Austria, con quien sintió un amor a primera vista. La Familia Real austríaca estaba encantada con esta pareja.
El 23 de julio de 1873 en el Castillo de Kleinheubach, se casa con la infanta María Teresa de Portugal (hija del rey Miguel I de Portugal y de la princesa Adelaida de Löwenstein-Wertheim-Rosenberg), con quien tiene dos hijas (María Anunciada e Isabel Amalia de Austria).
En 1873 en Viena, pidió a Köchert una de las joyerías más antiguas de Austria, realizaran una tiara de platino y diamantes de estilo Kokosnick o fringe (también pueden ser usadas como collar) como regalo de bodas para la infanta María Teresa de Portugal.
El 31 de julio de 1876 en Reichenau, Imperio austrohúngaro, nació su hija María Anunciada de Austria, archiduquesa de Austria.
El 8 de marzo de 1878 en Viena, Imperio austrohúngaro, falleció su padre Francisco Carlos de Austria. Fue enterrado en la Cripta Imperial de los Capuchinos de Viena. Sus vísceras fueron enterradas en la Cripta ducal de la Catedral de San Esteban de Viena. Su corazón fue llevado a la Herzgruft de la Iglesia de los Agustinos en Viena.
El 7 de julio de 1878 en Reichenau an der Rax, Imperio austrohúngaro, nació su hija Isabel Amalia de Austria, archiduquesa de Austria.
El 30 de enero de 1889 en el Pabellón de Mayerling en la Baja Austria, Imperio austrohúngaro, es hallado muerto Rodolfo de Austria junto a su amante la Baronesa de Vetsera, tras haberse suicidado. Tras la muerte de su sobrino, el príncipe heredero Rodolfo de Austria, se convirtió en presunto heredero del Imperio austrohúngaro.
Poco después de la muerte de su sobrino, apareció un artículo periodístico en el que afirmaba que el archiduque Carlos Luis de Austria había renunciado a sus derechos sucesorios en favor de su hijo mayor, Francisco Fernando; sin embargo, este rumor resultó ser falso.
Carlos Luis de Austria se mantuvo en el primer lugar en la línea de sucesión hasta su muerte.
Durante un viaje a Egipto y Palestina, bebió agua del Jordán contaminado. Falleció a causa de una infección. Fue enterrado en la Cripta de los Capuchinos en Viena.
Su hijo Francisco Fernando de Austria fue proclamado heredero.
