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  1562年1月12日,卡洛·埃曼努埃萊生於皮埃蒙特的利沃利城堡。 他是薩伏依公爵伊曼紐爾·菲利貝託和貝瑞女公爵─法蘭西的瑪格麗特(法王亨利二世的妹妹)的獨生子。他於1580年8月30日繼承了爵位,當時19歲。  卡洛·埃曼努埃萊接受了良好的教育,天資聰穎,會講義大利語、法語、西班牙語和拉丁語。雖然他矮小駝背,但他仍將自己鍛鍊成一個能幹的軍人。雄心勃勃的卡洛·埃曼努埃萊還推行軍事擴張政策,試圖將自己的公國變成王國。他即位後鑑於當時新舊教對立急速升溫的局勢,認為必須趁機打擊法國和新教徒、擴張領土,遂投靠舊教領袖西班牙,於1585年娶了西王腓力二世的女兒凱瑟琳,兩人育有十名子女。  1588年秋,卡洛·埃曼努埃萊乘法國國內在其表哥亨利三世的亂政下,爆發法國宗教戰爭之時佔領了受法國庇護的薩盧佐侯國。他又試圖奪回日內瓦,更在米蘭總督的西班牙兵幫助下,佔領普羅旺斯的幾個城市。但是,1596年統一法國的亨利四世要求卡洛·埃曼努埃萊歸還土地,但是卻遭到了拒絕,於是亨利四世入侵皮埃蒙特,戰爭延續了數年未果。  1598年5月2日,《韋爾萬條約》的簽訂不僅結束了法國和西班牙之間廣泛衝突,也使得薩盧佐目前尚未解決的獨立問題得以解決,同時卡洛歸還了普羅旺斯給法國。在公爵與西班牙談判後,亨利威脅說要重返戰場。1601年1月17日《里昂條約》簽訂,卡洛·埃曼努埃萊用佈雷斯堡和阿爾卑斯山上的其他領土換取了薩盧佐。按照條約的規定,公爵還將要消滅公國內的一切新教信仰。因為卡洛在兩大強權西、法之間採取巧妙的平成政策並擴大領土,部分義大利文人和宮廷詩人歌頌、吹捧他,讚譽他是義大利國家中維護獨立的典範和領袖。  1602年,卡洛·埃曼努埃萊開始襲擊日內瓦。在屢遭失敗後,孤注一擲的卡洛·埃曼努埃萊於同年12月11日晚率領軍隊朝日內瓦城進發,12日凌晨兩點,薩伏依軍隊包圍了日內瓦城。為了能出其不意,他命令薩伏依軍隊的胸甲騎兵紛紛下馬,全副武裝計程車兵開始攀爬日內瓦城的城牆。然而,此情此景卻被日內瓦城的守夜計程車兵目睹,他們發出了警報,日內瓦民兵也聞訊而至。這次突襲讓卡洛·埃曼努埃萊軍威大挫,一共有54名薩伏依士兵被殺,眾多計程車兵被俘。卡洛·埃曼努埃萊的軍隊不得不驚恐地撤退,被俘虜計程車兵也遭到了處決。為了紀念此次“登城事件”,日內瓦人便將每年的12月11日夜到12月12日設為登城節。  1628-1630年間,他挑起了曼託瓦爵位繼承戰爭,起因貢扎加家族的末代曼託瓦公爵文琴佐二世·貢扎加於1627年12月在沒有合法繼承者的情況下去世,而卡洛卻主張自己有繼承權,並獲得西班牙和神聖羅馬的支援。但是當法國首相利希留派軍入侵皮埃蒙特並佔領蘇薩時,卡洛就倒向法國並與之結盟。由於得到法國的支援,盧多維科的兒子卡洛一世·貢扎加打敗神聖羅馬帝國支援的薩伏依公爵卡洛·埃曼努埃萊一世,成為曼託瓦和蒙費拉託公爵(1627-1637年在位)。  1630年7月下旬,卡洛在薩維利亞諾突然中風死了,他的兒子維托裡奧·阿梅德奧一世繼承為薩伏依公爵。
卡洛·埃曼努埃萊一世(,1562年-1月22日-1630年-7月26日),被尊為「偉大者」之名,1580-1630年在位的薩伏依公爵。又因為他的魯莽和軍事侵略性,得到「熱頭」(Testa d'feu)的綽號(與他父親鐵頭做對比)。