Savo vaikystėje, augdamas Švedijos rūmuose kartu su savo pusbroliu karaliene Kristina, jis gavo puikų pilietinį išsilavinimą. Vėliau Karolis X išmoko karo meną iš Lennarto Torstensono, dalyvavęs antroje Breitenfeldo mūšyje (1642) ir Jankovice
1645 m. Nuo 1646 m. iki 1648 m. jis dažnai lankėsi Švedijos rūmuose, tariamai kaip būsimas jo pusbrolio karalienės regentės, Švedijos Kristinos (1626-89 m., valdė 1632-54 m.) vyras, tačiau jos neįveikiamas prieštaravimas santuokai užbaigė šiuos lūkesčius, ir norėdama kompensuoti savo pusbrolio už sulaužytą pusiau pažadą, 1649 m. ji paskelbė jį savo įpėdiniu, nepaisant Axel Oxenstierna vadovaujamos Privy Council opozicijos. 1648 m. jis buvo paskirtas Švedijos kariuomenės Vokietijoje vadu. 1648 m. spalio mėn. sudarytos Vestfalijos sutartys jam neleidė laimėti karinių laurų, kurių, kaip sakoma, jis norėjo, tačiau kaip Švedijos įgaliotinis Nürnbergo vykdomame kongrese jis turėjo galimybę išmokti diplomatijos, mokslo, kurį jis greitai įvaldė. Grįžęs į Švediją, kaip pripažintas sosto įpėdinis, jo padėtis buvo pavojinga dėl didėjančio nepasitenkinimo karaliene. Todėl jis pasitraukė į Olandijos salą, kol 1654 m. birželio 5 d. Kristinos abdikcija pakvietė jį į sostą.