Petit-fils de l'empereur Maximilien Ier et de Marie de Bourgogne par son père, l'archiduc d'Autriche Philippe le Beau, petit-fils également du roi d'Espagne Ferdinand II le Catholique et d'Isabelle Ire la Catholique par sa mère, Jeanne la Folle, Charles de Habsbourg est destiné, grâce aux alliances préparées par son grand-père Maximilien Ier, à recevoir l'héritage des familles les plus puissantes d'Europe. En 1515, il prend le gouvernement des Pays-Bas en tant que duc de Bourgogne et, à la mort de Ferdinand le Catholique (1516), il prétend aux couronnes de Castille et d'Aragon, de Naples et de Sicile, dont dépendent les vastes colonies d'Amérique. Mais les Cortes ne le reconnaîtront comme roi qu'en 1518 et 1519. En 1519, à la mort de l'empereur Maximilien Ier, il brigue la couronne du Saint Empire contre François Ier. Élu en juin 1519, il est couronné en oct. 1520 à Aix-la-Chapelle. Il est le dernier souverain du Saint Empire à se rendre auprès du pape pour se faire couronner empereur (à Bologne, en 1530). Mais il doit son trône avant tout à la puissance financière du banquier Jakob II Fugger, qui a pu acheter les voix des princes électeurs, ainsi qu'aux concessions qu'il a dû faire à ces derniers et qui limiteront son pouvoir (capitulations impériales, 1519). À la tête d'un immense empire, sur lequel « jamais le soleil ne se couche », Charles Quint semble incarner pour la dernière fois en Occident l'idéal d'une monarchie universelle. Mais sa politique impériale se heurtera aux États et aux nations « modernes » qui tendent à se fixer à l'aube du XVIe s.
À l'extérieur, sa politique est dominée par sa rivalité avec François Ier, dont le royaume risque d'être encerclé par ses possessions. Trois guerres opposeront les deux monarques (1521-1529, 1536-1538, 1539-1544), marquées par le désastre de Pavie (1525), où François Ier est fait prisonnier, et le sac de Rome (1527) par les armées impériales. À la paix de Crépy (1544), François Ier reconnaît la domination de Charles Quint en Italie et aux Pays-Bas. Mais son successeur, Henri II, soutient une nouvelle guerre (1547-1556) et la France se maintient dans les Trois-Évêchés (Metz, Toul, Verdun) et au Piémont (trêve de Vaucelles, 1556). Charles doit lutter également contre les « infidèles » et particulièrement contre les Ottomans qui, sous la conduite de Soliman le Magnifique, progressent en Hongrie, mettent le siège devant Vienne en 1529 et maîtrisent la Méditerranée.
À l'intérieur, le principal obstacle à la politique impériale de Charles sera la Réforme, en Allemagne. L'empereur doit mettre Luther au ban de l'Empire en 1521 quand ce dernier comparaît à la diète de Worms et refuse de se rétracter. Après l'écrasement de la guerre des Paysans (1524-1526), le luthéranisme progresse dans l'Empire et les princes du Nord forment la ligue de Smalkalde (1531). Charles Quint doit d'abord faire des concessions aux protestants, mais, après la signature de la paix de Crépy (1544), il tente de réduire le protestantisme par la force et remporte la victoire de Mühlberg (1547). Cependant, le statut religieux du Saint Empire n'est fixé qu'à la conclusion de la paix d'Augsbourg (1555), qui institue le principe selon lequel les sujets de chaque prince sont tenus d'adopter la religion de celui-ci (« Cujus regio, ejus religio »). Dans les domaines espagnols, Charles Quint renforce le pouvoir royal et favorise la colonisation de l'Amérique centrale et du Sud par les conquistadores et la création des deux vice-royautés de Mexico (1535) et de Lima (1543).
Prématurément vieilli, désabusé, Charles Quint abdique en faveur de son fils Philippe comme roi d'Espagne et de Sicile en 1556. La même année, il renonce à la dignité impériale en faveur de son frère Ferdinand Ier, élu roi de Bohême et de Hongrie en 1526. Il se retire au couvent de Yuste, en Espagne, où il mourra.