El 30 de enero de 1789 contrajo matrimonio en el castillo de Kliczków con la condesa Amalia Enriqueta de Solms-Baruth (1768-1847), hija del hija del conde Juan Cristián II de Solms-Baruth y de su esposa, la condesa Federica Luisa de Reuss-Köstritz. El matrimonio tuvo trece hijos:

• Luisa Carolina (1789-1789).
• Isabel (1790-1830), se casó con Víctor Amadeo, landgrave de Hesse-Rotenburg, duque de Ratibór. El matrimonio solo procreó una hija nacida muerta.
• Constanza (1792-1847), se casó con Francisco José, V príncipe de Hohenlohe-Schillingsfürst, con descendencia.
• Emilia (1793-1859), se casó con el conde Federico Luis de Castell-Castell, con descendencia.
• Ernesto I (1794-1860), príncipe de Hohenlohe-Langenburg. Se casó en 1828 con la princesa Feodora de Leiningen (1807-1872), hermana de la reina Victoria del Reino Unido, con descendencia.
• Federico (1797-1797).
• María Enriqueta (1798-1798).
• Luisa (1799-1881), se casó con el príncipe Adolfo de Hohenlohe-Ingelfingen.
• Juana (1800-1877), se casó con el conde Emilio Cristián de Erbach-Schönberg.
• Inés (1804-1835), se casó con Constantino, príncipe heredero de Löwenstein-Wertheim-Rosenberg, con descendencia.
• Gustavo Enrique (1806-1861).
• Elena (1807-1880), se casó con el duque Eugenio de Wurtemberg, sobrino del rey Federico I de Wurtemberg, con descendencia.
• Enrique (1810-1830).

Debido al matrimonio de sus hijos y nietos, es ancestro de varios monarcas europeos:

• Juan Adán II de Liechtenstein es el bisnieto de la infanta María Teresa de Portugal, cuya madre, Adelaida, era nieta de Amalia Enriqueta y Carlos Luis I.

• Enrique de Luxemburgo también es descendiente de Adelaida a través de su hija, María Ana.

• Carlos XVI Gustavo de Suecia es hijo de Sibila, quien era tataranieta del hijo de Amalia Enriqueta y Carlos Luis I, el príncipe Ernesto I de Hohenlohe-Langenburg.

• Beatriz de los Países Bajos es hija del príncipe Bernardo de Lippe-Biesterfeld, quien era bisnieto de la hija de Amalia Enriqueta y Carlos Luis I, Emilia.

• Sofía de España y Constantino II de Grecia son hijos de Federica de Hannover, cuya abuela, la emperatriz Augusta Victoria, era nieta del hijo de Amalia Enriqueta y Carlos Luis I, el príncipe Ernesto I de Hohenlohe-Langenburg.

• Franz Josef Fürst zu Hohenlohe-Schillingsfürst: Monarchen – Edelleute – Bürger. Die Nachkommen des Fürsten Carl Ludwig zu Hohenlohe-Langenburg 1762–1825, 2nd edition, Degener & Co., Neustadt a. d. Aisch, 1963 (Bibliothek familiengeschichtlicher Arbeiten, vol. 13)

• Genealogy of the Hohenlohe family
• The connection between Hohenlohe-Langenburg and Greece