Karel se narodil jako sedmé dítě a druhý syn krále Karla III. a jeho manželky Marie Amálie Saské. Narodil se na Sicílii, kde jeho otec vládl jako král obojí Sicílie ještě před tím, než se stal králem španělským. Starší bratr Filip trpěl epilepsií a nemohl se stát následníkem trůnu. Karel měl statnou postavu a velkou sílu, snad po svém pradědovi z matčiny strany Augustovi Silném, bystrostí ani duševními schopnosti ale nevynikal.
Vláda
4. září1765 se infant Karel, tehdy sedmnáctiletý mladík, oženil se svou třináctiletou sestřenicí Marií Louisou Parmskou z rodu Bourbon-Parma, jež vyzrála ve velmi energickou ženu a postupem času se stále více vměšovala do státních záležitostí. 14. prosince roku 1788 infantův otec Karel III. zemřel a infant Karel nastoupil na trůn jako král Karel IV. Karel měl již sice široké zkušenosti ve správ státních záležitostí, ty však již nestačily na složité okolnosti vyvolané revolucí v sousední Francii roku 1789. V důsledku jeho slabosti, resp. nedostatku energie přešla fakticky vláda do rukou Marie Louisy a jejího oblíbence a milence Manuela de Godoye; král se věnoval především svému oblíbenému lovu, umění a hudbě.
Godoy byl původně člen královské stráže, kterého Marie Louisa postupně protlačila do hodnosti generálporučíka. Král „zdědil“ po svém otci velmi schopného prvního ministra hraběte de Floridablancu, ale ten byl intrikami královny a de Godoye roku 1792 nakonec sesazen a prvním ministrem se téhož roku stal Godoy. Karel IV. si Godoye velmi cenil, přestože byl všeobecně znám jeho poměr s královnou a ministr politickými schopnostmi nijak nevynikal.
Když vypukla Francouzská revoluce, chtěl Karel IV. vystupovat jako silný panovník. Godoy však zpočátku udržoval umírněný kurs a teprve jeho protest proti popravě Ludvíka XVI. znamenal vyhlášení války ze strany revoluční Francie. Brzy se však podařilo uzavřít s Francií basilejský mír (1795) a smlouvou ze San Ildefonsa následujícího roku se Španělsko dostalo do vleku francouzské politiky. Muselo se vojensky postavit proti Velké Británii a Portugalsku, což v dlouhodobém důsledku znamenalo vojenskou i politickou katastrofu. Španělsko se připojilo k Napoleonověkontinentální blokádě, po Brity vyhrané námořní bitvě u Trafalgaru se však od spojenectví odvrátilo. Když ale následující rok Napoleon zvítězil u Jeny, chtěl s ním Karel opět uzavřít spojenectví, což však Napoleon už odmítl. Ve Španělsku to jen podpořilo „ferdinandisty“, stoupence Karlova syna Ferdinanda, orientované na Británii.
Když se Karel dozvěděl, že jeho syn Ferdinand požádal Napoleona o pomoc proti Godoyovi a francouzská armáda vtrhla do Španělska, král s manželkou a jejím milencem uprchli do Aranjuezu. Tam však vypuklo povstání, král byl zajat a donucen nechat lidem nenáviděného Godoye zatknout. 18. března roku 1808 byl jeho syn Ferdinand VII. prohlášen španělským králem, ale už v květnu ho Francouzi donutili abdikovat a jeho otec Karel musel abdikovat dokonce opakovaně – tentokrát ale ve prospěch Napoleona, jenž španělský trůn předal svému bratru Josefu Bonapartovi. Odpor vůči vnucené francouzské nadvládě ale vedl k válce za nezávislost, která nakonec znovu přivedla na trůn Ferdinanda VII.
Karel už předtím obdržel od Napoleona doživotní penzi a zbytek života strávil jako exulant v bizarním kruhu své ženy, jejího milence (a svého bývalého prvního ministra) Godoye a jeho další milenky s dítětem. Nejprve přebýval v jižní Francii v Marseille a poté v Itálii, kde 20. ledna roku 1819 v Římě zemřel. Jeho syn Ferdinand nikdy nedovolil návrat rodičů do vlasti.
Z manželství Karla a Marie Luisy se narodilo čtrnáct potomků (královna však byla těhotná čtyřiadvacetkrát), sedm z nich však zemřelo již v útlém věku. Otcem mladších z těchto čtrnácti dětí však patrně nebyl král Karel, ale milenec Marie Luisy Manuel de Godoy.
Všichni tři Karlovi synové, kteří se dožili dospělosti, ovlivnili nějakým způsobem budoucí osud Španělska. Nejstarší (přeživší) Ferdinand VII. se po smrti otce stal králem. Další Karel (Carlos) se po Ferdinandově smrti stal karlistiským nárokovatelem trůnu, neuznav nástupnické právo Ferdinandovy dcery Isabely II., a syn posledního Františka, František Cádizský, se stal jako manžel této královny Isabely II. (tedy své sestřenice) králem manželem.
Marie Luisa (6. července 1782 – 13. března 1824), ⚭ 1795 Ludvík Parmský (5. července 1773 – 27. května 1803), etrurský král od roku 1801 až do své smrti
Karel František (5. září 1783 – 11. listopadu 1784)
Filip František (5. září 1783 – 18. října 1784)
Ferdinand VII. (14. října 1784 – 29. září 1833), španělský král v březnu a květnu roku 1808, a poté od roku 1813 až do své smrti,
Lion Feuchtwanger charakterizuje ve svém románuGoya názorně osobnosti rodiny Karla IV., kterou/které Goya opakovaně portrétoval: král Karel poněku přihlouplý a pomalý, královna Marie Louisa ošklivá intrikánka
GRANADOS, Juan. Španělští Bourboni (původním názvem: Breve historia de los Borbones espanoles). 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 2012. 264 s. ISBN978-80-247-4097-3. S. 91–112.