Durante la celebración de un baile en el palacio Casa del Príncipe (Prinsenhof) de Gante, Flandes, la embarazada archiduquesa Juana comenzó a sentir fuertes dolores en el vientre. Creyendo que se debían a una mala digestión, acudió al baño y allí, sin ayuda de nadie, dio a luz a su segundo hijo a las 3:30 de la madrugada del martes 24 de febrero de 1500. Ella quería ponerle el nombre de Juan en recuerdo de su fallecido hermano, pero finalmente fue bautizado como Carlos por deseo de su padre y en recuerdo de su bisabuelo, Carlos el Temerario, quien murió en la Batalla de Nancy en 1477.[3] El bautizo, celebrado el 7 de marzo, fue oficiado por el obispo de Tournai, Pierre Quick, en la iglesia de San Bavón. A él acudieron como madrinas Margarita de Austria, esposa del fallecido príncipe Juan, y Margarita de York, esposa de Carlos el Temerario, y como padrinos Carlos de Croy, príncipe de Chimay, y el señor de Vergás.[4]
Antes de que cumpliera un año, Felipe nombró a Carlos duque de Luxemburgo y caballero de la orden borgoñona del Toisón de Oro. El 16 de noviembre de 1501 Felipe y Juana partieron hacia España para ser jurados en las Cortes como sucesores de los Reyes Católicos y dejaron a Carlos al cuidado de Margarita de York. Durante su paso por Francia, Felipe se reunió con el rey Luis XII y acordó el matrimonio entre su hija Claudia y Carlos, trato que se renovó con la firma del Tratado de Blois años después.[5] Tras el regreso de Felipe a Flandes y debido a la avanzada edad de Margarita de York, dejó a Carlos al cuidado de la señora de Ravenstein, Ana de Borgoña; además nombró gentilhombre de la cámara de Carlos a su padrino, Carlos de Croy, y encomendó su educación a maestros borgoñones que le enseñaron la historia del ducado. Fernando el Católico, consciente de que Carlos podría ocupar algún día su trono, envió a Luis de Vaca a Flandes para que le enseñara castellano y las costumbres españolas, aunque cuando el príncipe llegó a España años después aún no dominaba esta lengua.[6] [4]
A principios de 1506 Felipe y Juana parten de nuevo hacia España para reclamar la corona de Castilla tras la muerte de Isabel la Católica, pero su reinado duró poco, ya que él murió de forma prematura en septiembre y ella, presa de la locura, fue encerrada por Fernando en un convento de Tordesillas. Debido a la minoría de edad de Carlos, su abuelo Maximiliano I asumió la regencia de los Países Bajos, aunque poco después le cedió el puesto a su hija Margarita de Austria, junto con la tutela de Carlos y sus hermanos. Toda la educación del joven príncipe se desarrolló en Flandes y fue colmada de cultura flamenca. En 1509 el emperador dispuso que Guillermo de Croy, señor de Chiévres, sustituyese a su primo Carlos de Croy como gentilhombre de cámara del príncipe y Adriano de Utrecht, déan de la Universidad de Lovaina y futuro papa Adriano VI, fue nombrado su maestro.[4] [7]
El 5 de enero de 1515, después de que Guillermo de Croy consiguiera que el emperador declarara la mayoría de edad de Carlos, los Estados Generales nombraron a éste Señor de los Países Bajos. De esta forma finalizó la regencia de su tía Margarita, pero el joven soberano aún no tenía voluntad propia para gobernar y el señor de Chièvres, al ser de su total confianza, manejaba todo el poder.[8] Ese mismo año, Adriano de Utrech viajó a España para asegurarse de que Fernando el Católico no quitaba a Carlos la herencia de Castilla y Aragón en favor de su hermano Fernando, quien se había criado junto a él y era su nieto favorito. Si bien se comprometió a nombrar a Carlos como sucesor, los consejeros del rey tuvieron que convencerle poco antes de su muerte para que no designara a
