Hijo y heredero del elector palatino Felipe Guillermo del Palatinado-Neoburgo y de la princesa Isabel Amalia de Hesse-Darmstadt, fue abuelo del rey Maximiliano I de Baviera. Ostentó los títulos de elector palatino, conde palatino de Neoburgo, duque de Jülich y Berg y conde de Megen (actual Oss).

Carlos Felipe contrajo matrimonio en tres ocasiones:

• En Berlín, el 10 de agosto de 1688, con la princesa polaco-lituana Luisa Carolina Radziwiłł, heredera de una de las familias más ricas de Lituania y viuda del margrave Luis de Brandeburgo; tuvieron cuatro hijos:
  • Leopoldina Leonor Josefina (1689-1693).
  • María Ana (1690-1692).
  • Isabel Augusta Sofía (1693-1728). Contrajo matrimonio en 1717 con el conde palatino José Carlos del Palatinado-Sulzbach; con descendencia.
  • Un hijo nacido muerto (1695).

• En Cracovia, el 15 de diciembre de 1701, contrajo segundas nupcias con la princesa de origen polaco Teresa Lubomirska (1685-1712); fueron padres de dos hijas:
  • Teofila Isabel Francisca Felicitas (1703-1705).
  • Ana Isabel Teofila (1709-1712).

• En 1728, contrajo matrimonio por tercera vez con la condesa Violeta Teresa de Thurn y Taxis (1685-1712); no hubo descendencia de este matrimonio.

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