Absolvent al Şcolii Fiilor de Militari din Iaşi şi al Şcolii de Ofiţeri din Bucureşti, pe care a absolvit-o în 1909, când a fost înaintat sublocotenent şi a fost încadrat în regimentul de vânători de munte. De-a lungul timpului, a urcat toate treptele ierarhiei militare până la gradul de general. În 1930, a conferit gradul de mareşal lui Constantin Prezan şi lui Alexandru Averescu pentru meritele dovedite pe câmpurile de bătălie din timpul Războiului de Întregire naţională, ocazie cu care s-a autonumit mareşal.
A fost declarat prinţ moştenitor în 1914, la moartea regelui Carol I (1866-1914) şi urcarea pe tronul României a tatălui său, Ferdinand I (1914-1927). Era primul prinţ moştenitor născut în ţară. După trei renunţări la calitatea de prinţ moştenitor al coroanei României, Carol al II-lea vine în ţară şi, ‘forţând mâna’ Parlamentului şi detronându-şi propriul fiu, Mihai I (1927-1930; 1940-1947), se proclamă rege la 8 iunie 1930.
Domnia sa este marcată de o instabilitate politică deosebită. Astfel, numai în perioada iunie 1930 – februarie 1938, s-au perindat în fruntea guvernelor nu mai puţin de 11 prim-miniştri. La 10 februarie 1938, printr-o lovitură de stat, regele Carol al II-lea dizolvă Parlamentul, desfiinţează toate partidele politice, instaurând o conducere autoritară, care, fără a avea toate atributele unei dictaturi clasice, a fost considerată dictatura personală a monarhului. Constituţia, promulgată la 27 martie 1938, marca sfârşitul regimului politic pluralist din România. Pierderile teritoriale din vara lui 1940 – Basarabia, Nordul Bucovinei la 28 iunie, Transilvania de Nord-Est, la 30 august şi Cadrilaterul, la 7 septembrie – l-au compromis ca om politic şi şef al statului, iar generalul Ion Antonescu pe care îl numise prim-ministru l-a obligat să abdice, în favoarea fiului său, Mihai.
Dacă în plan politic, domnia sa este considerată un eşec, în domeniul culturii, cei zece ani cât s-a aflat la conducerea României s-au caracterizat printr-o efervescenţă deosebită. Carol al II-lea a pus bazele Fundaţiei Culturale care i-a purtat numele, a sprijinit întemeierea Filarmonicii şi a altor instituţii de prestigiu. Toate acestea au determinat Academia Română să-i confere titlul de membru de onoare (la 17 mai 1921) şi protector şi preşedinte de onoare (8 iun. 1930 – 5 sept. 1940).
După ce a părăsit România, la 7 septembrie 1940, Carol al II-lea a locuit, pentru un timp, în Mexic şi Brazilia, pentru ca, după 1947, să se stabilească în Portugalia. A murit la 4 aprilie 1953, la Lisabona, în urma unui atac de cord, şi a fost înmormântat la Mânăstirea Biserica „Sao Vicente”, alături de regii Portugaliei.
Tumultuoasa sa viaţă sentimentală a generat numeroase scandaluri publice, dar şi „crize dinastice”. Căsătorit, în secret, în 1918, cu Ioana Maria Valentina (Zizi) Lambrino, va fi obligat să divorţeze, deşi, în 1920, se năştea Carol Mircea Lambrino. Se recăsătoreşte, în 1921, cu prinţesa Elena a Greciei, cu care îl va avea pe Mihai, viitor rege al României (1927-1930; 1940-1947). Carol divorţează de Elena pentru a-şi lega viaţa de un personaj cel puţin tot atât de aventuros ca el: Elena (Magda) Lupescu, cu care se va căsători la 5 iulie 1947, cununia religioasă având loc în august 1949.
Rămăşiţele pământeşti ale fostului suveran au fost aduse în ţară, la 13 februarie 2003, împreună cu cele ale ultimei sale soţii, Elena Lupescu, în urma demersurilor începute de Guvernul României, la 18 decembrie 2002. Osemintele lui Carol al II-lea au fost reînhumate, la 14 februarie 2003, după o ceremonie militară şi religioasă, în fostul paraclis al Mânăstirii Curtea de Argeş. Tot la Curtea de Argeş, în biserica mânăstirii sunt înhumaţi primii regi ai României, împreună cu reginele: regele Carol I (1866-1914) şi soţia sa, regina Elisabeta, regele Ferdinand (1914-1927) şi regina Maria.
Rămăşiţele Elenei Lupescu au fost înhumate lângă o bisericuţă din lemn, la marginea parcului mânăstirii.