Karl von Habsburg hat seit seiner Geburt die österreichische Staatsbürgerschaft und ist somit wehrpflichtig.

Zwar durfte er aufgrund einer rigorosen Auslegung des Habsburgergesetzes in seinen ersten Lebensjahren nicht nach Österreich einreisen, doch das Einreiseverbot mangels Verzichtserklärung galt eigentlich nur für Familienmitglieder, die bei Gültigkeitsbeginn des Habsburgergesetzes bereits lebten, nicht aber für nach dem 10. April 1919 Geborene. Dies wurde 1980 vom Verwaltungsgerichtshof festgestellt, und somit konnte Karl von Habsburg im Jahr 1981 nach Salzburg übersiedeln und meldete sich dort freiwillig zur Ableistung seiner Wehrpflicht.

Noch im gleichen Jahr rückte er als Einjährig Freiwilliger ein und rüstete zwölf Monate später als Fähnrich ab. Von 1982 bis 1984 diente er als Zugskommandant in einer Jägerkompanie. 1984 musterte er als Leutnant aus.

Karl von Habsburg verließ auf eigenen Wunsch die Infanterie und trat 1984 in die Österreichische Luftwaffe ein, wo er zunächst zum Militärpiloten ausgebildet wurde und bis 1996 diente. Anschließend trat er, mittlerweile im Rang eines Hauptmanns, in den Reservestand.

Dem Fallschirmspringen ging er in den folgenden Jahren ebenfalls intensiv nach und wurde im Jahr 2001 zum Präsidenten der European Military Paratroopers Association gewählt – eine Funktion, die er heute noch innehat.

Im Jahr 2003 wurde er aufgrund seiner rechtswissenschaftlichen Expertise, seiner politischen Erfahrung und seinem Einsatz zum Schutz von Kulturgut in Bosnien und dem Kosovo im Zuge der Jugoslawienkriege reaktiviert und zum Kulturgüterschutzoffizier beordert. Zunächst dem Stab der Fliegerdivision, dann dem Militärkommando Salzburg zugeordnet, wurde er bald dem Institut für Human- und Sozialwissenschaften der Landesverteidigungsakademie zugeteilt, dem er bis heute angehört.