Karol najechał tereny niemieckie na czele wojsk holendersko-hiszpańskich, mając nadzieję na przywrócenie autorytetu cesarskiego. Poprowadził armię między innymi do znaczącego zwycięstwa w bitwie pod Mühlbergiem w roku 1547. W 1555 roku Karol podpisał traktat pokojowy w Augsburgu, przywracając stabilizację oraz ustanawiając bardzo niepopularną w kręgach hiszpańskiego i włoskiego duchowieństwa zasadę cuius regio, eius religio. Jego zaangażowanie w wojnę niemiecką ugruntowało rolę Hiszpanii jako protektora sprawy Habsburgów w obrębie cesarstwa. Siedem dekad później doprowadziło to do wojny, która ostatecznie obniżyła wysoką pozycję Hiszpanii wśród potęg europejskich.
W roku 1526 Karol ożenił się z Izabelą, siostrą Jana III, króla Portugalii. W 1556 roku abdykował, przekazując hiszpańskie imperium (wraz z Niderlandami, ziemiami włoskimi i Burgundią) swemu synowi Filipowi II, a ziemie austriackie bratu, Ferdynandowi. Sam wycofał się do klasztoru w Yuste (Estremadura, Hiszpania), gdzie prawdopodobnie przeżył załamanie nerwowe. Zmarł w 1558 rokuZ. Wójcik, Historia powszechna XVI–XVII wieku, s. 106..