По завещанию Филиппа III от 26 февраля 1285 получил 4 шателении, объединенные под названием графство Валуа с годовым доходом в 10 тыс. парижских ливров. В 1291 г. Филипп Красивый передал ему графство Алансон, а в 1293 г. — Шартр.

Карл Валуа был одним из лучших полководцев своего времени, он участвовал во многих военных кампаниях и выиграл целый ряд сражений. Обучал военному делу старшего сына Филиппа IV Людовика, когда король направил его в 1310 г. на завоевание Лиона.

Младший сын французского короля Карл Валуа сам всю жизнь стремился стать королем: боролся за арагонскую корону и корону Византийской империи. Когда в результате восстания на Сицилии власть над островом перешла к арагонской династии, папа Мартин IV, француз по происхождению, отлучив от церкви Педро III Арагонского127685 и 128285, в 1284 г. передал корону Карлу Валуа. Карл объявил себя королем Арагона и Валенсии, графом Барселоны. Финансовая поддержка со стороны церкви помогла начать в следующем году военные действия, французские войска перешли Пиренеи. Но кампания оказалась неудачной, войска были разбиты, а король Филипп III заболел и умер во время отступления в Перпиньяне 5 октября 1285.

Его преемник Филипп IV высказал свою незаинтересованность в продолжении экспедиции, но Карл Валуа окончательно отказался от своих притязаний на Арагонское королевство лишь в 1295 г. С началом англо-французского противостояния в декабре 1294 г. Карл Валуа во главе французской армии занял Гиень; блестяще провел военную кампанию, взяв Реоль и Сен-Север. Возглавил французские войска, когда по истечению Вив-Сен-Бавонского перемирия 6 января 1300 г. они вторглись во Фландрию. Взял Дуэ и Бетюн; сопротивление ему оказали только Ипр и Дам, но исход кампании был очевиден. Граф Фландрии Ги де Дампьер сдался ему вместе со своим старшим сыном.

В 1301 г. именно Карла Валуа Филипп IV отправил на помощь папе Бонифацию VIII против гибеллинов. Карл в 1302 г. возглавил поход против Сицилии, где в то время правил Фридрих II Сицилийский (1296–1337). Поход был поддержан папой, но стал лишь очередной неудавшейся попыткой вернуть остров под власть Анжуйской династии. После смерти германского императора Альберта I Австрийского, убитого в 1308 г. своим племянником, Филипп Красивый пожелал, чтобы императором стал его брат Карл. Французский король очень рассчитывал на поддержку со стороны папы. Климент V действительно направил выборщикам письма, рекомендовав им избрать Карла Валуа, но опасаясь усиления Франции, сам тайно поддерживал Генриха Люксембургского, который и стал германским императором Генрихом VII.

Карл Валуа правил французским королевством после смерти брата Филиппа IV Красивого в 1314 и до возвращения из Наварры его сына и преемника Людовика X. При его активнейшем участии был смещен канцлер Ангерран де Мариньи. Впоследствии возглавил феодальную оппозицию Людовику X; при Карле IV Красивом Карл Валуа был разбит в Гиени (1324). Умер после долгой болезни 16 декабря 1325.