Carlos chegou a Portugal, como arquiduque pretendente ao trono espanhol, em março de 1704. Foi recebido com muitos agasalhos: declaração de guerra à Espanha. Havia entretanto desordem, bulhas, anarquia nas tropas, rivalidade entre os comandantes. Desde 1674, D. Pedro II de Portugal não convocara mais as Cortes Gerais — instituição que outrora representara a nação perante o rei —, uma consequência do absolutismo. O pretendente veio na armada do almirante Rook, usando nome de Carlos III da Espanha. Um mês depois Filipe d'Anjou iniciou hostilidades contra Portugal, ocorrendo as primeiras investidas na Beira e no Alentejo. A invasão continuou até o exército português criar, em território espanhol, uma segunda frente, o que significava encontrar-se completo o exército, com auxiliares neerlandeses, comandados pelo barão Fagel, e ingleses chefiados pelo Conde de Galloway.[2]
Como seu irmão, o imperador José I morrera subitamente, Carlos retorna à Áustria, assume o trono austríaco e, em 1711, é eleito imperador romano-germânico em Frankfurt.
Embora com pouco talento político, em seu reinado a Áustria atinge sua maior expansão. Talvez em consequência dos anos que passara na Espanha, introduziu na corte de Viena o cerimonial espanhol (Spanisches Hofzeremoniell) e mandou construir a famosa Escola Espanhola de Equitação. Além do mais, construiu em seu reinado o Reichskanzlei ("chancelaria do Estado") e a Biblioteca Nacional. Agregou também ao palácio de Hofburgo a ala Michaeler. Muitos dos prédios barrocos atualmente existentes em Viena foram construídos em seu reinado.
Tinha ambições musicais. Em menino, recebeu lições de Johann Joseph Fux, de modo que compunha e tocava cravo e piano e por vezes se animou a reger a orquestra real.
Tendo apenas duas filhas (do casamento com Isabel Cristina de Brunsvique-Volfembutel) e não herdeiros varões, preparou cuidadosamente a Pragmática Sanção de 1713, pela qual declarou que seu reino não poderia ser dividido, e filhas mulheres poderiam também herdar o trono paterno.
Quando morreu, teve lugar a Guerra de Sucessão Austríaca. Por fim, a Pragmática Sanção predominou, e sua filha Maria Teresa o sucedeu como Rainha da Hungria e da Boêmia e Arquiduquesa de Áustria embora, sendo mulher, não tivesse sido eleita para o Sacro Império Romano, o qual foi assumido por Carlos VII.
Depois de Carlos VII, porém, o marido de Maria Teresa, Francisco III, duque da Lorena, foi eleito Imperador como Francisco I, assegurando a continuação da linha dos Habsburgo.