Carl Theodor in Bayern gehörte dem weit verzweigten Haus der Wittelsbacher an und verband seine adelige Herkunft mit einer ungewöhnlichen beruflichen Laufbahn. Nach einer früh begonnenen militärischen Ausbildung wandte er sich später der Wissenschaft und insbesondere der Medizin zu. Er studierte in München, Wien und Zürich, bevor er in Bayern, am Tegernsee und in Meran als Augenarzt praktizierte. Seine medizinische Expertise machte ihn weit über die Region hinaus bekannt und prägte sein Leben in hohem Maße. 

Seine besondere Verbindung zu München wurde sichtbar, als er gemeinsam mit seiner Frau Maria Josepha von Portugal ein Grundstück in der Nymphenburger Straße erwarb und dort eine private Augenklinik gründete. Diese Einrichtung, bekannt als Augenklinik Herzog Carl Theodor, war in erster Linie der Behandlung von Augenleiden und insbesondere der Hilfe für Bedürftige gewidmet. In den ersten Jahren führte Carl Theodor dort Tausende von Staroperationen durch und bot unentgeltliche Beratung und Behandlung an. Die Klinik zählt zu den ältesten Spezialkliniken in Bayern und hinterließ einen nachhaltigen Einfluss auf das medizinische Leben der Stadt. 

Neben seinen medizinischen Aktivitäten war Carl Theodor auch führender Repräsentant seiner dynastischen Linie. Nach dem Tod seines Vaters übernahm er die Leitung des Hauses der Herzöge in Bayern, da sein älterer Bruder auf sein Erstgeburtsrecht verzichtet hatte. Diese Position verband ihn fest mit den politischen und gesellschaftlichen Netzwerken des deutschen Hochadels. 

Carl Theodors Ehe mit Maria Josepha brachte mehrere Kinder hervor, die durch Heiraten mit anderen europäischen Fürstenhäusern verbunden wurden, und machte ihn so zu einem bedeutenden Vorfahren in zahlreichen königlichen Linien. Sein Wirken in München, vor allem im medizinischen und karitativen Bereich, bleibt ein wichtiger Teil der Stadtgeschichte.