Carlos I de España y V de Alemania nació el 24 de febrero de 1500 en Gante. Era español por su madre Juana de Castilla y por sus abuelos Fernando e Isabel, los Reyes Católicos; alemán, por su abuelo paterno el emperador Maximiliano; borgoñón por su padre Felipe I el Hermoso y por su abuela María de Borgoña, esposa de Maximiliano I e hija de Carlos el Temerario.
De su educación se encargaron Margarita de Austria, su tía, y el cardenal Adriano de Utrech, quien en un futuro sería el Papa Adriano VI.
Cuando murió su padre, en 1506, recibió Holanda, Luxemburgo, Artois y el Franco Condado a lo que se añadiría Aragón, Navarra, Castilla, Nápoles, Sicilia, Cerdeña, y los territorios ya conquistados en América que heredó a la muerte de su abuelo materno Fernando el Católico, en 1516. Además, en 1519, por parte de su abuelo paterno Maximiliano I obtuvo los territorios austríacos de los Habsburgo y fue elegido emperador de Alemania.
Así, Carlos fue rey de España de 1516 a 1556 y emperador de Alemania de 1519 a 1556.
Influido por el erasmismo en la primera etapa de su reinado, trató de hacer realidad el inicio de un imperio universal cristiano, pero para ello necesitaba el Milanesado como medio de unión de sus reinos. Lo consiguió en 1526, a través del Tratado de Madrid, y también el ducado de Borgoña al vencer en 1522 a Francisco I en Bicoca y en 1525 en Pavía. Pero el rey francés se alió con Clemente VII y los príncipes italianos independientes en la Liga de Cognac, declarando la guerra al emperador. La paz de Cambrai en 1529 resolvió la recuperación del ducado de Borgoña por Francisco I. Ante el problema religioso alemán mostró una actitud conciliadora, manifestada en la Dieta de Habsburgo, que fracasó por el radicalismo de los príncipes protestantes alemanes. Esta política imperial no fue bien entendida por los españoles y motivó el levantamiento de las Comunidades en Castilla, protagonizado por la pequeña aristocracia y burguesía de las ciudades.
La derrota de los comuneros tuvo lugar en 1521 en Villalar originando la alianza del emperador con la aristocracia latifundista y la progresiva pérdida de efectividad de las Cortes de Castilla. En Valencia y Mallorca la represión contra los elementos de las germanías que se dieron entre 1519 y 1523, en donde artesanos y burgueses en su mayoría, trajo consigo idénticos resultados. Las disidencias religiosas produjeron la crisis del erasmismo en la concepción política de Carlos I, quien se propuso dar una solución personal al problema religioso. Los príncipes alemanes que habían rechazado la Dieta de Augsburgo se unieron en la Liga de Esmalcalda, que se alió con Francisco I en 1832, y éste con el sultán turco Solimán el Magnífico. Carlos obligó a Solimán a levantar el cerco de Viena y tomó Túnez en 1535, pero no pudo evitar que Francia ocupase Saboya. Esta situación fue confirmada por la tregua de Niza en 1538, pero en 1541 los turcos se apoderaron de Budapest y Francisco I se enfrentó con el emperador; la paz de Crépy en 1544 puso fin a este conflicto, comprometiéndose Francia a romper la alianza con Turquía y a luchar por la unidad de los cristianos. El final del reinado del emperador estuvo impregnado por los problemas germánicos. Se enfrentó, venciéndolos, a los príncipes alemanes en Mühlberg en 1547, pero el nuevo rey francés, Enrique II se alió con la Liga de Esmalcalda. El desastre de Innsbruck en 1552, donde estuvo a punto de ser prendido, le obligó a negociar la Paz de Augsburgo en 1555, que reconocía la libertad religiosa en Alemania y significaba la renuncia del emperador a su ideal de la unidad religiosa del imperio. Por otro lado firmó con Enrique II, que se había apoderado de Metz. Toul y Verdun, la tregua de Vancelles.
Con Carlos, España conoció durante su reinado una etapa de máxima prosperidad económica; la colonización y conquista de América abrieron muchos mercados y la llegada de metales preciosos sirvió de impulso a todas las actividades económicas facilitando también las campañas bélicas del emperador, pero el alza constante de precios y la política imperialista, antieconómica, terminaron por arruinar las actividades económicas de Castilla y germinar una decadencia que se dejaría sentir a fines del siglo XVI.
Las continuas amenazas y la mala situación financiera hicieron que el emperador abdicara en Bruselas el 25 de octubre de 1555, dejando el imperio alemán y las propiedades de los Austrias en Alemania a su hermano Fernando. Al año siguiente cedería a su y hijo Felipe II, España y sus colonias, Italia y los Países Bajos. Después se retiró al monasterio de Yuste en Extremadura, donde murió el 21 de septiembre de 1558.