Carlos de Borbón wywołał trzecią wojnę karlistowską, stając na czele 20-tysięcznej armii i wydając rozkaz do walki 21 kwietnia 1872 roku w Nawarze. Pierwsze wystąpienie zakończyło się porażką, ale walka była kontynuowana na innych frontach, między innymi przez brata Don Carlosa Alsonso Carlosa do Borbóna i innych karlistowskich dowódców, wśród których zasłynął szczególnie ksiądz Manuel Ignacio Santa Cruz Loidi. Don Carlos kontrolował niewielką część półwyspu ze swej stolicy w Estelli. Po przywróceniu monarchii w Hiszpanii i objęciu tronu przez Alfonsa XII w 1875 roku, karta zaczęła się odwracać i Don Carlos utracił Estellę na początku 1876 roku i musiał uciekać do Francji 28 lutego 1876 roku.
Karol zmarł w Varese, w Lombardii, w 1909 roku. Został pochowany w bazylice di San Giusto w Trieście. Jego jedyny syn odziedziczył po nim pretensje do tronów Hiszpanii i Francji jako Jakub III.
Małżeństwa i dzieci 4 lutego 1867, we Frohsdorf w Austrii Karol ożenił się z księżniczką Margartią de Parma, córką Karola III, księcia Parmy i jego żony – Louise d’Artois.