卡尔·威廉1690年起在乌得勒支、日内瓦和洛桑学习政治学、法学和历史学，游历了英国、瑞典和意大利。15岁时便跟随他的叔叔、因与土耳其奥斯曼帝国作战而得名“土耳其路易”（德语：Türkenlouis）的路德维希·威廉（Ludwig Wilhelm von Baden，1655年4月8日—1707年1月4日）入伍作战，获得上校军衔，参加了1701年至1714年西班牙王位继承战争，直至1709年成为巴登-杜拉赫的边区伯爵。

1715年6月17日，卡尔·威廉为新宫殿的塔楼奠基。关于他建造新宫殿的理由，历史文献上没有很多的记载。一说新宫殿是为了实现他对绝对至高无上统治权的追求，很多人认为他模仿了路易十四的凡尔赛宫。另一说是他爱好园艺和打猎，而杜拉赫不能为他提供足够的休闲空间。城市的名字卡尔斯鲁厄（Karlsruhe，Karl即“卡尔”，Ruhe的意思是“安宁”），卡尔·威廉希望这座新城成为他从战争中解脱出来，获得安宁和休闲的地方。一开始卡尔·威廉设计用木头建造宫殿，但是他儿时曾目睹宫殿被法国人烧毁，而且当时周边的战争危险仍然很大，因此他改用了石头砌成宫殿的外墙。此外，他希望在有生之年看到宫殿的完工，有人曾责备他建造的宫殿不够奢华，但他执意建造一所与他小国藩侯身份相适应的宫殿。卡尔斯鲁厄宫殿原本只是卡尔·威廉的夏季寝宫，但为了发展城市，他将其作为常年居所。为了吸引各地的居民搬迁到新建的卡尔斯鲁厄来，卡尔·威廉为搬迁者开出了优厚的特别待遇，他承诺提供免费的房屋地皮和建房所需的木头和沙石，并免除20年税收，除此之外，他还规定居民们享有宗教信仰自由、迁徙自由，废除农奴制度和强制劳动，在战争时期亦不用担心自己的房屋被征用。城市的首批居民来自普鲁士、波兰、萨克森、巴伐利亚、阿尔萨斯、施瓦本和巴登周边地区。卡尔斯鲁厄发展很快，城市被规划和建造成扇形，城市的道路从卡尔·威廉的宫殿如同太阳光一般向四周延伸，卡尔·威廉的宫殿成为了他的城市和国家的中心。这一独具匠心的设计被认为是在暗示对“太阳王”路易十四的崇拜。