Początkowe sukcesy zostały zniweczone przez porażki pod Abensbergiem, Landshut i Eckmühl, ale po ewakuacji Wiednia arcyksiążę odniósł zdecydowane zwycięstwo w bitwie pod Aspern-Essling, lecz wkrótce potem przegrał w bitwie pod Wagram, ponosząc ciężkie straty po obu stronach. Pod koniec kampanii arcyksiążę zrzekł się wszystkich swoich urzędów wojskowych.
W 1808 roku, gdy Napoleon koronował swego brata Józefa na króla Hiszpanii, arcyksiążę Karol powiedział swemu bratu, cesarzowi Franciszkowi II: „Teraz wiemy, czego chce Napoleon – chce wszystkiego”.
Późniejsze życie mały|Pomnik arcyksięcia Karola na Heldenplatz w Wiedniu Kiedy Austria przyłączyła się do szeregów aliantów podczas wojny VI koalicji antyfrancuskiej, Karolowi nie powierzono dowództwa, a stanowisko głównodowodzącego sprzymierzonych armii czeskich przypadło księciu Schwarzenberg. Karol spędził resztę życia na emeryturze, z wyjątkiem krótkiego okresu w 1815 r., kiedy był wojskowym gubernatorem twierdzy Moguncja. W 1822 r. objął Księstwo cieszyńskie. W 1830 r. Karol był kandydatem na tron Belgii.
15 września/17 września 1815 roku w Weilburgu Karol poślubił księżniczkę Henriettę z Nassau-Weilburg, córkę Fryderyka Wilhelma z Nassau-Weilburg i jego burgrabiny Ludwiki Izabeli Kirchberg.