卡尔·弗里德里希是巴登-杜拉赫藩侯世子弗里德里希与拿骚-迪茨的安娜·夏洛特·阿玛莉的长子，1728年11月22日生于巴登-杜拉赫藩侯领地的首府卡尔斯鲁厄。卡尔·弗里德里希不到四岁的时候（1732年），他的父亲就去世了。他于是成为了祖父巴登-杜拉赫藩侯卡尔三世·威廉的继承人。
1738年5月12日，祖父卡尔三世·威廉去世，年仅九岁的卡尔·弗里德里希成为巴登-杜拉赫藩侯。他的堂叔（卡尔三世·威廉的弟弟克里斯托夫的儿子）卡尔·奥古斯特任摄政。1746年，卡尔·弗里德里希年满十八岁，摄政期结束，开始亲政。
1771年，巴登-巴登藩侯奥古斯特·格奥尔格·辛泊特去世，巴登-巴登的策林格家族博恩哈德系（天主教系）绝嗣。卡尔·弗里德里希继承了巴登-巴登，将自1515年分裂的巴登重新合并。
卡尔·弗里德里希可以说是专制君主的榜样。他在国内发展教育、兴办大学、规范司法；发展经济、文化；促进城市化。卡尔·弗里德里希于1767年规定刑讯逼供为非法；1783年废除农奴制。
1803年的《帝国代表重要决议》（Reichsdeputationshauptschluss）使巴登成为选侯国；1806年巴登加入新成立的
莱茵联邦，并于同年7月25日成为巴登第一任大公。新建立的巴登大公国领土大幅增加，康斯坦茨、巴塞尔、斯特拉斯堡、施派尔等主教领地，布莱斯郜和奥尔特瑙都并入巴登大公国。1809年巴登成立内阁制，扩大领土的功臣西吉斯蒙德·卡尔，冯·莱岑施泰因男爵（Sigismund Karl Freiherr von Reitzenstein）成为巴登大公国第一任首相。
康拉德·卡尔·弗里德里希·安德劳-比尔塞克男爵（Conrad Karl Friedrich Freiherr von Andlau-Birseck），临时政府（1810年）
克里斯蒂安·亨利，盖特林·冯·阿尔泰姆男爵（Christian Heinrich Freiherr Gayling von Altheim），任期：1810年—1812年
卡尔·弗里德里希于1811年去世，终年82岁。自1738年成为巴登-杜拉赫藩侯，到1811年以巴登大公的身份去世，历73年，是德国甚至是全欧洲在位时间最长的邦君，在位时间甚至超过了法国的
路易十四（72年）和清朝的康熙帝（61年）。