Родился в Вене, второй сын императора Франца II и его жены Марии Терезы, принцессы Королевства обеих Сицилий.
4 ноября 1824 года в Вене он женился на Софии Баварской, дочери короля Баварии Максимилиана I и его второй жены Каролины Баденской. Франц Карл был нечестолюбивым и вообще неактивным человеком, тем не менее он входил в Совет, который управлял государством вследствие неспособности к государственной деятельности его старшего брата императора Фердинанда I с 1835 по 1848 год. По настоянию жены, он отказался от своих претензий на трон после отречения Фердинанда в декабре 1848 года, разрешив их самому старшему сыну Францу Иосифу стать императором Австрии. Эрцгерцог Франц Карл умер в Вене в 1878 году, спустя шесть лет после смерти жены.
От брака с Софией Баварской Франц Карл имел пять детей: