卡尔·威廉·费迪南德是不伦瑞克公爵卡尔一世和普鲁士的夏洛特的儿子，由于其母是弗里德里希大帝的妹妹，故七年战争期间就随其叔父斐迪南·冯·不伦瑞克元帅作战，并因指挥纯熟而闻名。

1764年，娶英王乔治三世的姐姐奥古斯塔·弗雷德里卡为妻，1773年他被其舅父弗里德里希二世提升为普鲁士陆军步兵上将。其后，他与普鲁士王国保持着密切的政治联系。1780年，其父死后他接任布伦瑞克公国的行政控制权，并在政府和教育体制两方面进行改革。

1787年被普鲁士国王弗里德里希·威廉二世晋升为元帅。并被任命前往尼德兰制止内战的普鲁士军总司令，在期间，他的声誉不断高涨，1792年，又被任命为干涉法国大革命的普奥联军总司令，率兵13万入侵法国，在8月23日攻克隆维城后，在瓦尔密遭到老克勒曼元帅顽强防御和猛烈炮击（瓦尔密战役），在推进受阻后，声称：“我们不在这儿作战。”撤出了战场。次年4月到7月，他夺取了美因茨，9月和11月，他两次打败法军，但在12月战败，这一失利加上弗里德里希·威廉二世对其作战的不断干预，使他在1794年1月辞去指挥权。尽管他在1792年的《布伦瑞克声明》中威胁法国人民不要伤害路易十六，否则将血洗巴黎。但他却同情革命且对脱离战争表示高兴。后隐居在自己的公国里。