Charles Ier de Wurtemberg (en allemand : Karl Friedrich Alexander von Württemberg), né le 6 mars 1823 à Stuttgart et mort le 6 octobre 1891 dans la même ville, est de 1864 à 1891, le troisième roi de Wurtemberg. Il appartient à la première branche dite « branche aînée » de la maison de Wurtemberg, de confession luthérienne.
Fils unique du roi Guillaume Ier de Wurtemberg, il devient roi à la mort de son père en 1864. Plus libéral que son père, le roi Charles rétablit la liberté de la presse et d'association en 1864, suivie d'une réforme électorale en 1868 élargant le suffrage. Durant son règne, le Wurtemberg est intégré à l'Empire allemand en 1871.
Le roi Charles est impliqué dans plusieurs scandales en raison de son orientation sexuelle, notamment une relation étroite avec l'Américain Charles Woodcock. Mort sans descendance en 1891, son neveu, le prince Guillaume de Wurtemberg, lui succede sous le nom de Guillaume II.
L'unique fils du roi Guillaume Ier de Wurtemberg, le futur roi Charles Ier voit le jour le 6 mars 1823 à Stuttgart, alors capitale du royaume de Wurtemberg. En tant que fils premier-né du roi régnant, l'enfant est prince héritier de Wurtemberg déjà dès sa naissance. Pour fêter cet événement, 101 coups de canon furent tirés et toutes les cloches des églises de la ville de Stuttgart sonnèrent à la volée.
En fait, la naissance du jeune héritier du trône, issu du troisième mariage du souverain avec sa cousine Pauline-Thérèse de Wurtemberg, est longtemps attendue. Marié prématurément à une princesse de Bavière pour éviter une épouse choisie par Napoléon Ier, le roi de Wurtemberg a vécu une histoire d'amour réciproque avec sa seconde épouse, la grande-duchesse Catherine Pavlovna de Russie. Il délaisse la troisième, de dix-neuf ans sa cadette, épousée pour engendrer l'héritier nécessaire. Lorsque naît enfin son fils, quinze ans après son premier mariage, le roi Guillaume Ier a quarante-deux ans.
Le prince Charles a quatre sœurs : les princesses Marie et Sophie sont issues du second mariage du roi. Si l'aînée a contracté un mariage d'inclination mais morganatique avec le comte Alfred de Neipperg (de), la cadette a épousé son cousin utérin, le roi Guillaume III des Pays-Bas. Ce mariage est des plus malheureux. La jeune et intelligente souveraine se réfugie plusieurs fois en Wurtemberg avant de vivre définitivement séparée d'un époux inculte, autoritaire, violent et libidineux. Les princesses Catherine et Augusta ont la même mère que Charles. L'aînée épouse un cousin de la maison de Wurtemberg, le prince Frédéric de Wurtemberg, et la cadette épouse le prince Hermann de Saxe-Weimar-Eisenach.
L'union des parents n'est pas heureuse, ternie par les nombreuses liaisons du roi Guillaume Ier, notamment sa relation très attachée avec sa longtemps confidente et amante, la comédienne allemande Amalie von Stubenrauch (de). Populaire à Wurtemberg pour sa gentillesse et son dévouement pour les pauvres, mais négligée par son mari, la reine se détourne amèrement de son mari, mais en même temps adore et gâte son fils. La reine Pauline-Thérèse finit par quitter la cour et s'installer dans la Suisse voisine où elle passe les dernières années de sa vie.
Le jeune prince héritier est initialement éduqué par des précepteurs à demeure. Plus tard il effectue en 1838 – 1839 une année de formation militaire à l'école militaire de Louisbourg, puis passe un an à l'université de Tübingen (doctor philosophiæ) et à l'université de Berlin. Après ces études, le prince héritier effectue de longs voyages aux Pays-Bas, en Grande-Bretagne, en Italie, en Autriche et à travers l'Allemagne. Le prince Charles ne se contente pas des milieux familiaux et princiers et, par exemple, fréquente à Berlin le salon littéraire de la femme de lettres Bettina von Arnim. À Stuttgart, il fait aussi la connaissance du poète romantique Emanuel Geibel.
Le 12 janvier 1846, Charles de Wurtemberg se fiance à l'âge de 22 ans à Palerme avec sa cousine issue de germain la grande-duchesse Olga Nikolaïevna de Russie de 23 ans, fille de l'empereur Nicolas Ier de Russie et d'Alexandra Feodorovna de Russie, née princesse de Prusse. Le mariage est célébré avec tout le faste et les cérémonies requis le 13 juillet 1846 au palais de Peterhof, près de Saint-Pétersbourg. Le jeune ménage fait son entrée officielle dans la capitale wurtembergoise le 23 septembre 1846 sous les acclamations de la population.
À Stuttgart, ils s'installent au palais du prince héritier (de) dans la rue Königstrasse par la Schloßplatz au centre de la ville. Ce palais néoclassique est construit pour eux aux frais de l'État entre 1846 et 1850 selon les dessins de l'architecte allemand Ludwig Friedrich Gaab (de). Ils y résidèrent jusqu'à l'accession au trône de Charles en 1864. Le palais est démoli en 1962/63.
Comme résidence d'été, ils construisent la villa Berg (de), vaste demeure à la périphérie de ville. Conçu par l'architecte allemand Christian Friedrich von Leins (de) selon les idées du couple, la villa est considérée comme l'un des premiers bâtiments de style néo-Renaissance en Allemagne.
Le prince héritier Charles semblait être bien préparé pour ses tâches à venir. Son père le fait entrer à la chambre des seigneurs en 1841 et au conseil privé en 1844. Pourtant, la forte personnalité du père ne laisse guère de place à l'héritier du trône pour son développement personnel. Cependant, en 1848 et entre 1862 et 1864, il agit à plusieurs reprises comme régent pour son père malade.
Après le succès de la révolution de Juillet 1830 en France, les libéraux avaient gagné du terrain dans presque toute l'Europe, y compris au Wurtemberg. À cause de la rigidité politique qui s'est manifestée durant les dernières années du règne du roi Guillaume Ier, les espoirs sont grands pour l'avenir du prince héritier, surtout dans les milieux libéraux.
Son mariage avec Olga demeure sans enfant et ne fut peut-être jamais consommé, sûrement parce que Charles était exclusivement homosexuel. La princesse Olga a écrit des mémoires qui s'arrêtent le jour de son mariage. Au lieu de cela, Olga fait venir seize ans plus tard, en 1863, sa nièce la grande-duchesse Vera Constantinovna de Russie, seconde fille de son frère le grand-duc Constantin Nicolaevitch de Russie, afin de l'éduquer. En 1870, Charles et Olga adoptent finalement officiellement la grande-duchesse Vera. Ils la marient en 1874 à un de leurs neveux, le duc Eugène de Wurtemberg, qui meurt prématurément trois ans plus tard. Malgré cela, Vera demeura au Wurtemberg qu'elle considérait désormais comme son véritable pays.
Charles monte sur le trône le 12 juillet 1864 à la mort de son père, survenue le 25 juin précédent. Comme prevu, il se montre plus libéral que son père et répond aux certaines demandes libérales et démocratiques. Déjà le 24 décembre 1864, il octroie la liberté de la presse et d'association qui avait été limitée par son père. Aussi, la liberté d'entreprise et la libre circulation sont garanties. Les Juifs obteinnent la pleine citoyenneté, et les restrictions de mariage existantes pour les pauvres sont levées. En 1868, le suffrage est élargi par une réforme électorale.
En 1866, le Wurttemberg prend part à la guerre austro-prussienne au côté de l'empire d'Autriche. Vaincu, le roi Charles doit signer des traités de défense avec le royaume de Prusse. Le Wurtemberg participe à la guerre franco-prussienne de 1870. Le roi est obligé de faire rentrer ses États dans le nouvel Empire allemand le 18 janvier 1871.
Charles noue dès sa jeunesse des amitiés intimes avec de jeunes hommes, comme cette longue « amitié de cœur » avec son aide de camp, le baron Wilhelm von Spitzemberg (de). Certaines des relations masculines de Charles font l'objet de scandales à cause de la différence de condition sociale. À la fin des années 1870, son état mélancolique l'oblige à se reposer souvent à Friedrichshafen ou sur la côte d'Azur à Nice. Âgé de 57 ans, il se lie avec Richard Jackson (de vingt-trois ans son cadet), originaire de Cincinnati, et secrétaire du consul des États-Unis à Stuttgart depuis 1876. Rapidement, il en fait son lecteur, puis un conseiller privé et enfin lui donne le titre de baron.