Dietrich Werner, op. cit., S. 41.
Ze względu na przewlekłą chorobę Karol August udał się w 1894 do uzdrowiska Mentona we Francji, które słynęło z korzystnego klimatu dla osób cierpiących na gruźlicę. Podczas pobytu we Francji książę zmarł. Został pochowany ze wszystkimi honorami w królewskiej krypcie w Weimarze. Tytuł następcy przeszedł na jego najstarszego syna Wilhelma Ernesta.
Małżeństwo i dzieci thumb|Żona księcia Karola Augusta, ks. Paulina z Saksonii-Weimar-Eisenach 26 sierpnia 1873 roku w Friedrichshafen wielki książę poślubił kuzynkę 2. stopnia, księżniczkę Paulinę Augustę (1852–1904), najstarszą córkę Hermana księcia Saksonii-Weimar-Eisenach (1825–1901) i księżnej Augusty Wirtemberskiej (1826–1898). Para miała dwóch synów: Wilhelma Ernesta (1876-1923) ∞ 1903 księżniczka Karolina Reuß zu Greiz (1884–1905) ∞ 1910 księżniczka Feodora z Saksonii-Meiningen (1890–1972) Bernarda Henryka (1878-1900)