Kungens pappa, Gustaf Adolf, dog i en flygolycka 1947, när Carl Gustaf bara var 9 månader gammal.

Kronprinsen tog studenten vid Sigtuna Humanistiska Läroverk 1966 och genomförde sedan sin militärtjänst i det marina. Han var bl.a. med på en jorden runt segling med Älvsnabben, som tog ungefär 6 månader. Han hann också med en kortare utbildning inom både armén och flygvapnet. 1968 tog han sjöofficersexamen.
Efter militärtjänstgöringen studerade kronprinsen, under ett år, vid Uppsala Universitet.

15 september 1973 blev kronprinsen  "Kung Carl XVI Gustaf", då hans farfar kung Gustaf VI Adolf avled på Helsingborgs lasarett efter en tids sjukdom. Hans valspråk blev
 "För Sverige i tiden".

1972 träffade kungen Sveriges blivande drottning Silvia. Det var vid OS i München, där Silvia var chefsvärdinna. En dag upptäckte hon att en man på bara några meters avstånd satt och tittade på henne genom en kikare. Det var Sveriges kronprins Carl Gustaf.
Vid förlovningen 12 mars 1972 berättade kungen att det sa bara klick när han träffade Silvia första gången, och sedan dess har det sagt "klick" hela tiden.
19 juni samma år, 1976, gifte sig äntligen kung Carl XVI Gustaf med sin Silvia Sommerlath efter flera års smygande för att undkomma nyfikna fotografer. Vigseln ägde rum i Storkyrkan i Stockholm.

De har tre barn tillsammans, kronprinsessan Victoria (1977), prins Carl Philip (1979) och prinsessan Madeleine (1982).

Kungafamiljen bor sedan 1981 på Drottningholm Slott på Lovön utanför Stockholm. De flyttade från Stockholm Slott eftersom Drottningholm kunde erbjuda en bättre miljö för barnen.
Kungaparet har fortfarande sina kontor på Stockholm Slott, dit de åker varje morgon med undantag för när de är på statsbesök eller andra besök runt om i landet.