Старший сын Иосифа Фридриха Эрнста Гогенцоллерна-Зигмарингена (1702—1769), князя Гогенцоллерн-Зигмарингена (1715—1769), от первого брака с Марией Франциской фон Эттинген-Шпильберг (1703—1767), дочери принца Франца-Альбрехта Эттинген-Шпильберга.
Вначале принц Карл Фридрих воспитывался в Зигмарингене и Мюнхене. Затем он учился в университетах Фрайбурга, Геттингена и Ингольштадта. В 1746 году принц Карл Фридрих Гогенцоллерн вернулся в Зигмаринген, откуда вскоре предпринял путешествие по европейским странам, посетил Германию, Австрию и Италию.
2 марта1749 года в замке Оберкайль принц Карл Фридрих Гогенцоллерн-Зигмаринген женился на своей кузине Йоханне Жозефине фон Гогенцоллерн-Берг (14 апреля1727 — 2 февраля1787), старшей дочери графа Франца-Вильгельма фон Гогенцоллерн-Берг (1704—1737). Благодаря этому браку, Карл Фридрих и его сын получили во владение графство ван Берг в Голландии. Их дети:
Günter Schmitt: Sigmaringen. In: Ders.: Castle leader Swabian Alb. Volume 3: Danube valley. Walk and discover between Sigmaringen and Tuttlingen. P. 41-62. Biberacher publishing house printering. Beaver oh 1990. ISBN 3-924489-50-5