Christian Ludvig blev født den 15. maj 1683 i Grabow som tredje søn af Hertug Frederik af Mecklenburg-Grabow og Christine Vilhelmine af Hessen-Homburg, datter af Landgreve Vilhelm Christopher af Hessen-Homburg. Han var nevø til den barnløse Hertug Christian Ludvig 1. af Mecklenburg-Schwerin. Christian Ludvigs ældre bror Frederik Vilhelm efterfulgte deres onkel som hertug i 1692. Han døde i 1713, hvorefter Christian Ludvigs anden bror Karl Leopold blev hertug. Christian Ludvig blev hertug, da Karl Leopold døde den 28. november 1747. Den 30. april 1737 modtog Christian Ludvig på Frederiksborg Slot Elefantordenen af Kong Christian 6. af Danmark. Hertug Christian Ludvig døde den 30. maj 1756 i Schwerin. Han blev efterfulgt som hertug af sin ældste søn Frederik. Han er begravet i Schelfkirken i Schwerin.