En 1757, pasó a ser el duque titular de Schleswig-Holstein-Sonderburg-Beck después de que su sobrino y coronel, Federico Guillermo III, muriera en la batalla de Praga sin dejar un heredero varón.
En 1762, fue elegido mariscal de campo por el zar Pedro III de Rusia, pero rehusó el rango debido a su avanzada edad.
Carlos Luis murió en 1774 en Königsberg, Prusia Oriental.
Contrajo matrimonio en 1730 en Dresde con Anna Karolina Orzelska (1707-1769), hija ilegítima del rey Augusto II de Polonia con su amante francesa Henriette Rénard-Duval.
Se divorciaron después de tres años.