Carl Gustaf blev født den 30. april 1946 på Haga slott i Solna nær Stockholm som den eneste søn af Arveprins Gustav Adolf af Sverige i hans ægteskab med Prinsesse Sibylla af Sachsen-Coburg-Gotha. Han fik titlerne Sveriges arvefyrste og hertug af Jämtland. Den 7. juni 1946 blev han døbt med navnene Carl Gustaf Folke Hubertus af Sveriges ærkebiskop Erling Eidem i slotskirken på Stockholms Slot. Hans faddere var kong Gustav 5. af Sverige, kronprins Gustav Adolf og kronprinsesse Louise af Sverige, hertug Carl Eduard af Sachsen-Coburg og Gotha, kronprins Frederik og kronprinsesse Ingrid af Danmark, kronprins Olav af Norge, prinsesse Juliana af Nederlandene, grev Folke Bernadotte af Wisborg og grevinde Maria Bernadotte af Wisborg. Han blev holdt over dåben af sin far og oldefar, Gustav 5. af Sverige, som udtalte: ”Måtte hertigen av Jämtland bli till nytta och glädje för sitt svenska folk!”. Carl og Gustaf er gamle kongenavne som tidligere havde været båret af flere slægtninge til Carl Gustaf, blandt andet hans tyske morfar Carl Eduard af Sachsen-Coburg-Gotha og oldefar Gustav 5., farfar Gustav Adolf og far Gustav Adolf. Navnet Folke er efter Folke Bernadotte og Hubertus er en hædersbevisning til moderen Sibyllas yndlingsbror, der var faldet under Anden Verdenskrig. Sin første officielle opgave havde Carl Gustaf allerede, da han bare var et halvt år gammel, da han tog imod et sølvbæger fra den franske politiker Justin Godart som tak for svensk hjælp under Anden Verdenskrig. Da Carl Gustav var 9 måneder gammel, omkom hans far, arveprins Gustav Adolf, ved en flyulykke ved Kastrup Lufthavn. I 1950 flyttede Sibylla, Carl Gustaf og hans ældre søstre, prinsesserne Margaretha, Birgitta, Désirée samt Christina fra Haga Slot til Stockholm Slot.  Kronprins Ved oldefaderen kong Gustav 5.'s død den 29. oktober 1950, blev hans farfar Gustaf 6. Adolf konge, og den da fireårige Carl Gustav blev Sveriges kronprins. Den unge Carl Gustaf tilbragte somrene på slottet Solliden, syd for Borgholm på Øland, som han senere arvede efter sin farfar. Sin grundlæggende skolegang modtog han ved privatskolen Broms skola på Östermalm i Stockholm. Han blev konfirmeret i 1962 i Borgholm Kirke på Øland i 1962. Ved Riksdagens högtidliga öppnande i 1965 aflagde han sin tro- och huldhetsed, hvilket indebar, at han lovede at være kongen tro, respektere Riksdagens rettigheder og i øvrigt virke i overensstemmelse med Sveriges grundlov. Den 22. april 1966 tog han studentereksamen 1966 ved kostskolen Sigtunastiftelsens Humanistiska Läroverk i Sigtuna. I forbindelse med studentereksamen fik han sin første bil, en lyseblå Volvo P1800.  Derefter aflagde han værnepligt samt tog søofficerseksamen i 1968, hvorefter han gik på Försvarshögskolans chefkursus. Indledningsvis blev han løjtnant i Svea Livgarde, i Jämtlands fältjägarregemente, i den svenske flåde og i Flygvapnet. Inden kronprinsen efterfulgte sin farfar, havde han opnået rang af kaptajn i flåden, hæren og flyvevåbnet. I 1968 flyttede kronprinsen til Uppsala for at studere sociologi, statskundskab, finansret og økonomi ved Uppsala universitet. På sit studenterkammer holdt han også sin første pressekonference i 1968. Studierne var anlagt som en orientering - der blev ikke aflagt nogle prøver, og han tog ingen eksamener. Senere læste han nationaløkonomi ved Stockholms universitet. Som kronprins gennemgik Carl Gustaf et specialkomponeret program med studiebesøg ved forskellige svenske statslige, sociale og kommunale instanser og ved virksomheder i Sverige samt deltog i den svenske repræsentation ved blandt andet FN, Sida, Hambros Bank og Svenska Handelskammaren. Han opholdt sig desuden en længere periode i London. I september 1971 fungerede kronprinsen for første gang som rigsforstander som stedfortræder for Gustav 6. Adolf, der var på ferie i Italien.  Tronbestigelse Da Gustaf 6. Adolf døde den 15. september 1973, blev kronprins Carl Gustaf, 27 år gammel, Sveriges konge. Han havde våget ved sin farfars dødsleje i Helsingborg og den 16. september, samme dag som valget til riksdagen blev afholdt, ankom han til Stockholm som monark på Bromma Lufthavn, hvor statsminister Olof Palme, finansminister Gunnar Sträng, landshøvding i Stockholms län Hjalmar Mehr og tusindvis andre tog imod den unge konge. Da han samme dag trådte ud på Stockholms Slots balkon som monark for første gang, var der mere end 25.000 mennesker samlet. Han antog valgsproget För Sverige – i tiden. Den 19. september aflagde han sin kongeed, som forelæstes af justitsminister Lennart Geijer under et ekstraordinært statsråd. Ved statsrådet erklærede kongen, at hans regentnavn skulle være Carl XVI Gustaf, og at hans titel skulle være Sveriges Konge og ikke som tidligere Af Guds Nåde Sveriges, Goternes og Vendernes Konge. Derefter trådte han frem for riksdagen, corps diplomatique, hoffet m.fl. i Rigssalen på Stockholms slott og holdt i overensstemmelse med traditionen en mindetale for den afdøde monark. Ved ceremonien sad kongen, da han holdt talen på Dronning Kristinas Sølvtrone, men ligesom sine to nærmeste forgængere på tronen (Gustav 5. og Gustav 6. Adolf) afstod han fra at lade sig krone, og bar derfor heller aldrig kongekronen eller de øvrige rigsregalier. Statsrådet samt ceremonien fra Rikssalen blev sendt direkte i Sveriges Television. Carl 16. Gustaf foretog sin første eriksgata i sit titulærhertugdømme Jämtland i sit første år som konge, og den sidste gennemførte han i Härjedalen i 1989. Han havde da foretaget en rejse gennem alle län i Sverige. Sine første statsbesøg som konge aflagde han i Sveriges nabolande og andre lande som Bernadotterne her tætte forbindelser til, til Norge i oktober 1974, til Finland i december 1974 og til Danmark, Island og Storbritannien i 1975.  Ny regeringsform Ved Carl 16. Gustafs tronbestigelse i 1973 var Regeringsformen af 1809 stadig gældende, der formelt indebar en ret betydelig magt til kongen. I praksis var kongens magtbeføjelser dog stærkt begrænsede, og i 1969 var parlamentarismen blevet skrevet ind i grundloven. Alligevel indebar den gamle grundlov blandt andet, at det rent formelt var kongen som udnævnte og afsatte regeringen og selv traf alle regeringsbeslutninger, der dog skulle forberedes og kontrasigneres af regeringen. I 1974 vedtog Riksdagen imidlertid en ny regeringsform, der trådte i kraft 1. januar 1975. Den begrænsede  kongens funktion til hovedsageligt at omfatte repræsentative og ceremonielle opgaver, og han mistede retten til at udnævne regeringen og at deltage i indenrigspolitiske beslutninger. Kongens vigtigste tilbageværende arbejdsopgave var nu som statsoverhoved at være Sverige højeste repræsentant i forhold til andre lande ved at aflægge og modtage statsbesøg og akkreditere udenlandske ambassadører. Han forblev også fortsat ordførende i utrikesnämnden og skulle åbne riksmötet. Kongen blev endvidere frataget muligheden at adle. Som statsoverhoved uddeler han dog fortsat ordener og medaljer. Som konsekvens af den nye regeringsform fik kongen endvidere stemmeret, en rettighed han dog har valgt ikke at udnytte.  Ægteskab Den 12. marts 1976, kort før sin 30 års fødselsdag, blev han forlovet på Stockholms Slot med den tysk-brasilianske Silvia Sommerlath, som han havde mødt og var blevet forelsket i, da han i 1972 overværede de Olympiske Lege i München i Vesttyskland. De blev gift den 19. juni 1976 i Storkyrkan i Stockholm. Senere samme år gav han tilladelse til at hans farbror Prins Bertil kunne indgå ægteskab med Lilian Craig uden at miste sin titel og arveretten til den svenske trone. I 1977 fødtes kongeparrets første barn, Prinsesse Victoria. Hun fulgtes af Prins Carl Philip i 1979 og Prinsesse Madeleine i 1982. Oprindeligt var Carl Philip kronprins, men i 1980 ændredes Successionsordningen så den tillod kvindelig tronfølge. Ændringen betød, at prins Carl Philip måtte afgive positionen som tronfølger til sin ældre søster kronprinsesse Victoria. Kongen havde ingen indvendinger mod princippet, men derimod mod at hans søn blev frataget den position og titel han havde indtaget fra fødslen. Samme år som Prinsesse Madeleine blev født besluttede kongeparret at flytte fra Stockholms Slot i hovedstadens centrum til det mere elegante lystslot Drottningholm Slot på Lovön i Mälaren udenfor Stockholm. Stockholm Slot vedblev dog at være kongens officielle residens og arbejdsplads.  Personlige interesser Carl Gustav er meget aktiv i spejderarbejdet i Sverige. Han begyndte at spille mundharmonika som treårig, en interesse der har holdt sig ind i voksenalderen.