Działalność w latach 1777–1792 left|thumb|Statua Karola XIII w sztokholmskim Kungsträdgården Karol przez cały okres panowania swojego brata otrzymał od niego wiele istotnych zadań do zrealizowania. W 1777 roku podczas pobytu Gustawa III w Rosji pełnił funkcję regenta oraz trzy lata później podczas jego pobytu w Spa. Po wybuchu wojny szwedzko-rosyjskiej w 1788 służył w armii szwedzkiej jako admirał floty, odznaczając się w walkach morskich.
W 1785 otrzymał propozycję, aby zostać księciem Kurlandii, wysuniętą przez tamtejszą szlachtę i przy poparciu Gustawa III, jednak do realizacji planów tych nigdy nie doszłoKlercker af, C., Hedvig Elisabeth Charlottas dagbok II 1783-1788, P.A. Norstedt & Söners förlag, Stockholm 1903, s. 96..
Regencja (1792–1796) W późniejszym okresie współpracował z opozycją szlachecką przeciwko swojemu bratu Gustawowi III, jednak sprawą niewyjaśnioną pozostaje fakt, czy wiedział o planowanym zamachu na życie władcy, który miał miejsce w 1792 rokuNationalencyklopedin på internet den 2 januari 2007, uppslagsord Karl XIII.. Po śmierci Gustawa III objął rządy w Szwecji jako regent, panując w imieniu swojego niepełnoletniego bratanka – Gustawa IV Adolfa do 1796. Jednak faktyczna władza należała do Gustawa Adolfa Reuterholma.