1701年4月27日， 卡洛·埃馬努埃萊在都靈出生。 他是撒丁國王維托里奧·阿梅迪奧二世和他的第一任妻子，奧爾良的安妮·瑪麗的次子。 他的外祖父母是奧爾良公爵腓力一世和他的第一任妻子， 英格蘭國王查理一世和法蘭西的亨利埃塔·瑪麗亞的幼女，英格蘭的亨利埃塔公主。
卡洛·埃馬努埃萊是法國國王路易十五的母親，薩伏依的瑪麗·阿德萊德公主的唯一一個活至成年的同胞兄弟。 他的另一個姐姐瑪麗亞·路易莎則嫁給了他們的第二代表親，西班牙國王腓力五世為妻。 卡洛·埃馬努埃萊一出生就獲得了奧斯塔公爵的頭銜。
卡洛·埃馬努埃萊出生時並不是薩伏依公國的繼承人， 他的哥哥皮埃蒙特親王維托里奧·阿梅迪奧才是爵位的法定繼承人。 1713年， 其父通過《烏德勒支和約》獲得了西西里島， 成為了西西里國王。 1715年， 卡洛·埃馬努埃萊的哥哥不幸去世，他也因此成為了王位的第一順位繼承人。 1720年， 維托里奧·阿梅迪奧二世在奧地利、英國、荷蘭及法國四國同盟（包括薩伏依在西班牙王位繼承戰爭時的盟友）的強迫下被迫放棄西西里島。 作為交換，他獲得了較小的撒丁島， 但保留了國王的頭銜。
1730年9月3日， 深受精神疾病影響的維托里奧·阿梅迪奧二世宣布退位， 卡洛·埃馬努埃萊也隨即成為了撒丁國王和薩伏依公爵。 由於受到父親的冷落，卡洛·埃馬努埃萊並未接受過嚴格完備的教育。 然而，他依舊像其父親一樣在軍事領域擁有卓越的才能。 退位後的維托里奧·阿梅迪奧二世移居尚貝里， 但是不久之後他就開始干預卡洛·埃馬努埃萊的政府。 1731年， 大病初癒的維托里奧·阿梅迪奧二世試圖在蒙卡列里城堡復位， 並企圖攻打米蘭。 為了防止皮埃蒙特失守，卡洛·埃馬努埃萊拘捕了父親，並將其囚禁在利沃利城堡直至其去世。
