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  1562年1月12日,卡洛·埃曼努埃莱生于皮埃蒙特的利沃利城堡。 他是萨伏依公爵伊曼纽尔·菲利贝托和贝瑞女公爵─法兰西的玛格丽特(法王亨利二世的妹妹)的独生子。他于1580年8月30日继承了爵位,当时19岁。  卡洛·埃曼努埃莱接受了良好的教育,天资聪颖,会讲意大利语、法语、西班牙语和拉丁语。虽然他矮小驼背,但他仍将自己锻炼成一个能干的军人。雄心勃勃的卡洛·埃曼努埃莱还推行军事扩张政策,试图将自己的公国变成王国。他即位后鉴于当时新旧教对立急速升温的局势,认为必须趁机打击法国和新教徒、扩张领土,遂投靠旧教领袖西班牙,于1585年娶了西王腓力二世的女儿凯瑟琳,两人育有十名子女。  1588年秋,卡洛·埃曼努埃莱乘法国国内在其表哥亨利三世的乱政下,爆发法国宗教战争之时占领了受法国庇护的萨卢佐侯国。他又试图夺回日内瓦,更在米兰总督的西班牙兵帮助下,占领普罗旺斯的几个城市。但是,1596年统一法国的亨利四世要求卡洛·埃曼努埃莱归还土地,但是却遭到了拒绝,于是亨利四世入侵皮埃蒙特,战争延续了数年未果。  1598年5月2日,《韦尔万条约》的签订不仅结束了法国和西班牙之间广泛冲突,也使得萨卢佐目前尚未解决的独立问题得以解决,同时卡洛归还了普罗旺斯给法国。在公爵与西班牙谈判后,亨利威胁说要重返战场。1601年1月17日《里昂条约》签订,卡洛·埃曼努埃莱用布雷斯堡和阿尔卑斯山上的其他领土换取了萨卢佐。按照条约的规定,公爵还将要消灭公国内的一切新教信仰。因为卡洛在两大强权西、法之间采取巧妙的平成政策并扩大领土,部分意大利文人和宫廷诗人歌颂、吹捧他,赞誉他是意大利国家中维护独立的典范和领袖。  1602年,卡洛·埃曼努埃莱开始袭击日内瓦。在屡遭失败后,孤注一掷的卡洛·埃曼努埃莱于同年12月11日晚率领军队朝日内瓦城进发,12日凌晨两点,萨伏依军队包围了日内瓦城。为了能出其不意,他命令萨伏依军队的胸甲骑兵纷纷下马,全副武装出租车兵开始攀爬日内瓦城的城墙。然而,此情此景却被日内瓦城的守夜出租车兵目睹,他们发出了警报,日内瓦民兵也闻讯而至。这次突袭让卡洛·埃曼努埃莱军威大挫,一共有54名萨伏依士兵被杀,众多出租车兵被俘。卡洛·埃曼努埃莱的军队不得不惊恐地撤退,被俘虏出租车兵也遭到了处决。为了纪念此次“登城事件”,日内瓦人便将每年的12月11日夜到12月12日设为登城节。  1628-1630年间,他挑起了曼托瓦爵位继承战争,起因贡扎加家族的末代曼托瓦公爵文琴佐二世·贡扎加于1627年12月在没有合法继承者的情况下去世,而卡洛却主张自己有继承权,并获得西班牙和神圣罗马的支持。但是当法国首相利希留派军入侵皮埃蒙特并占领苏萨时,卡洛就倒向法国并与之结盟。由于得到法国的支持,卢多维科的儿子卡洛一世·贡扎加打败神圣罗马帝国支持的萨伏依公爵卡洛·埃曼努埃莱一世,成为曼托瓦和蒙费拉托公爵(1627-1637年在位)。  1630年7月下旬,卡洛在萨维利亚诺突然中风死了,他的儿子维托里奥·阿梅德奥一世继承为萨伏依公爵。
卡洛·埃曼努埃莱一世(,1562年-1月22日-1630年-7月26日),被尊为「伟大者」之名,1580-1630年在位的萨伏依公爵。又因为他的鲁莽和军事侵略性,得到「热头」(Testa d'feu)的绰号(与他父亲铁头做对比)。