Na súa primeira infancia, criado na corte sueca ao lado da súa prima a raíña Cristina, recibiu unha excelente educación civil. Máis tarde, Carlos X aprendeu a arte da guerra con Lennart Torstenson, estando presente na segunda batalla de Breitenfeld (1642) e en Jankowitz
(1645). De 1646 a 1648 frecuentou a corte sueca, supostamente como un futuro marido da súa prima a raíña reinante, Cristina de Suecia (1626-89, reinou 1632-54), pero a súa insuperable oposición ao matrimonio puxo fin a estas expectativas, e para compensar ao seu curmán por unha promesa a medias quebrada, declarouno seu sucesor en 1649, a pesar da oposición do Consello Privado encabezado por Axel Oxenstierna. En 1648 foi nomeado comandante das forzas suecas en Alemaña. A conclusión dos tratados de Westfalia en outubro de 1648 impediu que gañase os laureles militares que se di que desexaba, pero como plenipotenciario sueco no congreso executivo de Nuremberg, tivo a oportunidade de aprender diplomacia, unha ciencia que se describe como rapidamente dominada. Como herdeiro recoñecido do trono, a súa posición ao regresar a Suecia era perigosa debido ao crecente descontento coa raíña. Por tanto, retirou-se á illa de Öland ata que a abdicación de Cristina o 5 de xuño de 1654 o chamou ao trono.