Karl Ludwig era el hijo mayor del elector Carlos I Luis del Palatinado (1617-1680) de su segundo matrimonio morganático con Luise (1634-1677), hija de Christoph Martin von Degenfeld.
En 1670 Karl Lutz recibió de su padre Burg Streichenberg y Stebbach.
Tuvo una relación muy estrecha con su media hermana Lieselotte von der Pfalz.
En Hannover, el considerado atractivo Karl Ludwig tuvo una relación con la princesa Sophie Dorothea y, por lo tanto, tuvo que abandonar el patio.
Su media hermana más tarde informó al respecto: "Karl Ludwig me hace odiar a la princesa por encima de todo, porque si no lo hubiera perseguido con su maldita coquetería, se habría quedado en Hannover y no perecería".