Karl Ludwig Friedrich von Baden übernahm die Regierungsgeschäfte des Großherzogtums in einer der fragilsten Phasen der nachnapoleonischen Neuordnung. Als Sohn des Erbprinzen Karl Ludwig und der Amalie von Hessen-Darmstadt trat er die Nachfolge seines Großvaters Karl Friedrich an. Seine Erziehung war durch die Spannungen zwischen dem traditionellen Ancien Régime und den liberalen Strömungen seiner Zeit geprägt.

Seine Regierungszeit war existenziell für den Fortbestand Badens. Nach dem Zusammenbruch des napoleonischen Systems und dem Wiener Kongress musste er die territoriale Integrität des jungen Großherzogtums gegen die Ansprüche benachbarter Mächte, insbesondere Bayerns, verteidigen. Ein Meilenstein seines Wirkens war die Unterzeichnung der Badischen Verfassung von 1818, die als eine der liberalsten ihrer Zeit galt und den Weg für eine konstitutionelle Monarchie ebnete. Damit reagierte er vorausschauend auf die gesellschaftlichen Forderungen des Bürgertums.

Dynastisch war er durch seine Vermählung mit Stéphanie de Beauharnais, einer Adoptivtochter Napoleons, eng mit dem französischen Kaiserhaus verbunden. Diese Ehe, die zunächst rein politisch motiviert war, sicherte Baden in der Rheinbundzeit erhebliche Vorteile, führte aber nach 1815 zu diplomatischen Herausforderungen. Da seine Söhne früh verstarben, erlosch mit ihm die direkte Linie der Zähringer, was die Thronfolge auf die Söhne aus der zweiten, morganatischen Ehe seines Großvaters übergehen ließ. Sein früher Tod nährte zudem die bis heute populäre Legende um Kaspar Hauser als den vermeintlich vertauschten badischen Erbprinzen.