Jego rodzicami chrzestnymi zostali: jego pradziadek, Gustaw V (król Szwecji), jego wuj, Fryderyk Jozjasz z Saksonii-Coburga-Gothy, jego dziadek, Gustaw Adolf (późniejszy król Szwecji jako Gustaw VI Adolf), Ludwika Mountbatten (późniejsza królowa Szwecji), a także: Fryderyk Glücksburg (przyszły król Danii jako Fryderyk IX), Ingryda Bernadotte (księżniczka szwedzka, późniejsza królowa Danii), Olaf Glücksburg (przyszły król Norwegii jako Olaf V), Juliana Oranje-Nassau (przyszła królowa Holandii), hrabia Folke Bernadotte oraz hrabina Maria Bernadotte.
Został ochrzczony w szatce chrzcielnej, która była po raz pierwszy noszona przez jego ojca, Gustawa Adolfa Bernadotte, kiedy został ochrzczony w 1906 roku. Ceremonii chrztu Karola Gustawa przewodniczył arcybiskup Uppsali, Erling Eidem, który miał tego dnia powiedzieć: „Nikt nie zna jego jutra”. 7 czerwca ogłoszono również, że chłopiec otrzymał tytuł księcia Jämtland.
Ma cztery starsze siostry – Małgorzatę (ur. 31 października 1934), Brygidę (ur. 19 stycznia 1937, zm. 4 grudnia 2024), Dezyderię (ur. 2 czerwca 1938, zm. 21 stycznia 2026) i Krystynę (ur. 3 sierpnia 1943).