Nació como Carlos Felipe el 9 de octubre de 1757, hijo menor del Delfín Luis Fernando y María Josefa de Sajonia. Era nieto de Luis XV y hermano de los futuros Luis XVI y Luis XVIII. Recibió el título de Conde de Artois y creció en el esplendor de Versalles.

Carlos se casó con la princesa María Teresa de Saboya. El matrimonio produjo cuatro hijos, incluyendo al Duque de Angulema y al Duque de Berry. A diferencia de su matrimonio político, Carlos era conocido por sus numerosos amoríos en la corte, contribuyendo a su reputación de extravagante.

Tras la muerte de Luis XV, el hermano mayor de Carlos se convirtió en el rey Luis XVI. Como Conde de Artois, Carlos se convirtió en una figura destacada de la corte, conocido por su encanto, elegancia y gastos lujosos. Se convirtió en el centro de la facción hedonista de la corte.

Solo dos días después de la toma de la Bastilla, el 16 de julio de 1789, Carlos se convirtió en el primer príncipe de sangre en emigrar. Huyó a Turín con su familia, comenzando lo que serían 25 años de exilio. Su temprana huida le otorgaría el liderazgo de la causa emigrada.

Carlos jugó un papel clave en conseguir la Declaración de Pillnitz, en la que Austria y Prusia amenazaron con intervenir en Francia. Aunque fue en gran parte un farol, endureció la opinión revolucionaria contra la monarquía y contribuyó a la deriva hacia la guerra y el regicidio.

Luis XVI fue guillotinado el 21 de enero de 1793. Carlos, en el exilio, lloró a su hermano y se volvió aún más decidido a restaurar la monarquía. Rechazó cualquier compromiso con los principios revolucionarios, una postura que definiría toda su carrera política.

Carlos apoyó la malograda expedición de Quiberon, donde fuerzas emigradas desembarcaron en Bretaña para apoyar un levantamiento realista. La expedición terminó en desastre, con cientos de emigrados capturados y ejecutados. El fracaso demostró la dificultad de restaurar la monarquía por la fuerza.

Después de años vagando por varias cortes europeas, Carlos se estableció en Gran Bretaña, donde permanecería hasta 1814. Vivió en el Palacio de Holyrood en Edimburgo y más tarde en Londres, manteniendo la corte emigrada y sus principios ultrarrealistas mientras Napoleón dominaba Europa.

Tras la primera abdicación de Napoleón, Carlos regresó a Francia antes que su hermano Luis XVIII. Representaba la facción ultrarrealista que buscaba revertir los cambios de la Revolución. Su prominencia señalaba la tensión continua entre el realismo moderado y el extremo.

El hijo menor de Carlos, el Duque de Berry, fue asesinado por un fanático bonapartista el 13 de febrero de 1820. La tragedia devastó a Carlos y fortaleció la influencia ultrarrealista. El posterior nacimiento del 'niño milagro' Enrique preservó la línea directa de sucesión.

Tras la muerte de Luis XVIII el 16 de septiembre de 1824, Carlos se convirtió en Rey de Francia a los 66 años. A diferencia de su pragmático hermano, Carlos estaba decidido a restaurar la autoridad real y reducir la influencia de los liberales y la Carta. Su reinado resultaría breve y desastroso.

Carlos X fue coronado en la Catedral de Reims el 29 de mayo de 1825, en la última coronación tradicional francesa. La elaborada ceremonia medieval, incluyendo la unción con aceite sagrado, enfatizaba la monarquía de derecho divino. Muchos la vieron peligrosamente desconectada de la Francia moderna.

Carlos impulsó legislación controvertida incluyendo la Ley de Sacrilegio (castigando la profanación de iglesias con la muerte) y compensación para emigrados que habían perdido propiedades durante la Revolución. Estas medidas alienaron a los moderados y revelaron su agenda reaccionaria.

Después de que la Guardia Nacional mostrara simpatías liberales durante una revista real, Carlos disolvió la fuerza. Esto eliminó un potencial control sobre el poder real pero también removió un amortiguador entre la corona y la población parisina que resultaría crítico en 1830.

En agosto de 1829, Carlos nombró al ultrarrealista Príncipe de Polignac como ministro principal, a pesar de la mayoría liberal en la Cámara. Polignac era ampliamente odiado por sus opiniones reaccionarias. El nombramiento señaló la determinación de Carlos de gobernar sin apoyo parlamentario.

En junio-julio de 1830, las fuerzas francesas conquistaron Argel, comenzando la presencia colonial de Francia en el norte de África. Carlos esperaba que la victoria militar impulsara su popularidad, pero llegó demasiado tarde para salvar su trono y fue eclipsada por la crisis doméstica.

El 25 de julio de 1830, Carlos emitió las Cuatro Ordenanzas disolviendo la Cámara recién elegida, restringiendo la libertad de prensa, reduciendo el electorado y convocando nuevas elecciones. Estas medidas, destinadas a aplastar la oposición liberal, en cambio desencadenaron la revolución.

Del 27 al 29 de julio de 1830, París se levantó en revuelta contra las ordenanzas. Tres días de luchas callejeras ('Les Trois Glorieuses') derrocaron la monarquía borbónica. Carlos, en Saint-Cloud, subestimó fatalmente el levantamiento hasta que fue demasiado tarde para comprometerse o resistir.

El 2 de agosto de 1830, Carlos X abdicó en favor de su nieto Enrique, pero la Cámara ofreció el trono a Luis Felipe de Orleans. Carlos se exilió, primero a Gran Bretaña, luego a Praga, y finalmente a Gorizia en el Imperio Austriaco.

Carlos X murió de cólera el 6 de noviembre de 1836 en Gorizia (ahora en Italia). Pasó sus últimos años en el exilio, sin abandonar nunca su creencia en la monarquía absoluta. Fue enterrado en el monasterio franciscano de Kostanjevica, donde otros Borbones exiliados se unirían más tarde.