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  卡爾·奧古斯特是薩克森-魏瑪-艾森納赫公爵恩斯特·奧古斯特二世·康斯坦丁與不倫瑞克-沃爾芬位元爾公主的安娜·阿瑪莉亞的長子,1757年9月3日生於公國首府魏瑪。次年5月,年僅9個多月的卡爾·奧古斯特失去了父親,繼位成為薩克森-魏瑪-艾森納赫公爵。他的母親安娜·阿瑪莉亞擔任攝政,安娜·阿瑪莉亞是一個智慧、開明且熱愛藝術的女性。她選擇了德國詩人和作家、埃爾福特大學教授克里斯多夫·馬丁·維蘭德作為兒子的家庭教師。  1774年8月,在格爾茨伯爵和弟弟的家庭教師卡爾·路德維希·馮·克奈貝爾的監護下,卡爾·奧古斯特與弟弟弗里德里希·斐迪南·康斯坦丁訪問了法國。在返回途中造訪了達姆施塔特宮廷,在這裡認識了未來的妻子黑森-達姆施塔特的路易絲。隨後在法蘭克福,卡爾·奧古斯特在克奈貝爾的介紹下結識了年輕的詩人約翰·沃爾夫岡·歌德,標誌了一個偉大友誼的開始。

  1775年,卡爾·奧古斯特成年並親政,他於同年10月3日在卡爾斯魯厄與黑森-達姆施塔特的路易絲結婚。  同年11月,應卡爾·奧古斯特公爵的邀請,歌德從法蘭克福來到魏瑪。兩人成為了摯友,歌德在卡爾·奧古斯特的政府中就職並得到卡爾·奧古斯特的保護與資助。歌德於1782年被封為帝國貴族。  卡爾·奧古斯特嗜酒如命,熱愛運動。他的宮廷狂歡總以騎馬狂奔為開始,以星夜下的篝火晚會為結束。他的宮廷培育了魏瑪槍獵犬用於打獵。另外,卡爾·奧古斯特對文學、藝術、科學有著濃厚的興趣。他還是解剖學的專業人士。當然,他也沒有忽略對他的國家的治理。  卡爾·奧古斯特於1782年2月5日加入共濟會阿瑪莉婭分會,一年後,又以“埃斯庫羅斯”的綽號加入光照派併成為董事。  卡爾·奧古斯特奉行開明專制,對國家進行了一系列的改革。他認識到,君主的神聖權利應該受到嚴格限制。他著手對教育體制進行改革。改革由1776年被卡爾·奧古斯特邀請至魏瑪的詩人和文學批評家約翰·戈特弗裡德·赫德爾執行。在這位啟蒙時代的偉大君主的治理下,魏瑪成為了“德國精神的故鄉”。  卡爾·奧古斯特統治的公國在奧地利和普魯士兩個強大邦國的夾縫中生存。1785年,薩克森-魏瑪加入了以普魯士為首的,抵禦奧地利的“德意志諸侯聯盟”。1786年,卡爾·奧古斯特成為普魯士軍隊的一名指揮官,次年升為少將。1787年,由於匈牙利對皇帝約瑟夫二世新政的不滿,普魯士國王腓特烈二世準備將匈牙利王位交給卡爾·奧古斯特,被卡爾·奧古斯特明智的拒絕了,因為他不想成為第二個“冬王”。

  1787年9月,卡爾·奧古斯特作為普魯士軍官參加了普魯士入侵荷蘭的戰爭。1792年6月至1793年12月,他參加了法國大革命戰爭,與歌德一起出現在瓦爾米、美因茨、凱澤斯勞滕等戰役的戰場上。1794年升為普魯士中將,並在阿舍斯萊本的第六重甲騎兵團任團長。  由於與普魯士當權者意見相左,卡爾·奧古斯特辭去了普魯士軍隊的職務。1797年,卡爾·奧古斯特的表弟和好友腓特烈·威廉三世繼任普魯士國王,他重新加入普魯士軍隊。在與拿破崙的戰爭中,卡爾·奧古斯特一直作為普魯士軍官作戰。  1804年,由於公爵世子卡爾·弗里德里希與俄羅斯沙皇亞歷山大一世的妹妹瑪麗亞·巴甫洛夫娜女大公的婚姻,卡爾·奧古斯特得到了俄羅斯的贊助。  奧斯特里茨戰役後的1806年,神聖羅馬帝國瓦解,拿破崙建立了依附於法國的萊茵聯邦。7月25日,普魯士與俄羅斯簽訂條約,第四次反法同盟形成。在1806年10月的耶拿-奧厄施塔特戰役中,普魯士軍隊由於武器落後、戰術保守、動作遲緩,幾乎全軍覆沒。魏瑪於10月15日被法軍佔領。為了保全薩克森-魏瑪-艾森納赫的領土不被併入法國,12月15日,薩克森-魏瑪-艾森納赫加入萊茵聯邦。這時的卡爾·奧古斯特落入了一個自相矛盾的狀況:他既是拿破崙的附庸國薩克森-魏瑪-艾森納赫的君主,又是拿破崙的死敵普魯士王國的將軍。  薩克森-魏瑪-艾森納赫加入萊茵聯邦後,被迫派兵加入法國的侵俄戰爭。侵俄戰爭失敗後,薩克森-魏瑪-埃森納赫加入第六次反法同盟,1814年,卡爾·奧古斯特帶領了一支3萬人的軍隊在荷蘭境內作戰。  1814年至15年的維也納會議上,由於有著親家俄羅斯沙皇的支援,以及卡爾·奧古斯特在反法戰爭中的功績,薩克森-魏瑪-埃森納赫擴大了領土,並升為大公國。卡爾·奧古斯特成為第一任大公。

  拿破崙戰爭後的卡爾·奧古斯特仍奉行開明專制。歌德在他的政府中仍然擔任職務。他的自由主義傾向和對反動勢力的反抗遭到歐洲列強的懷疑。1816年,薩克森-魏瑪-艾森納赫通過了自由主義的憲法,這是德意志各邦國的第一部自由主義的憲法。憲法規定了新聞出版自由和言論自由。卡爾·奧古斯特是君主立憲制的支持者。1817年,艾森納赫的大學生在瓦爾特堡慶祝瓦爾特堡節,在卡爾·奧古斯特的授意下,舉行了一次最溫和的示威遊行。這引起列強的憤怒,奧地利外交家克萊門斯·梅特涅於1819年頒佈了卡爾斯巴德法令,以限制大學校園內的自由主義政治傾向,並消滅德國國內的革命力量。  在奧地利、俄羅斯、普魯士三國的壓力下,卡爾·奧古斯特被迫取消了新聞出版自由。由於卡爾·奧古斯特的自由主義傾向,卡爾斯巴德法令在魏瑪沒有給國民太大的限制。  1828年6月14日,70歲的卡爾·奧古斯特在從柏林返回魏瑪的途中在托爾高附近的格拉迪茨城堡去世,他的長子卡爾·弗里德里希繼承了他的大公之位。

  卡爾·奧古斯特於1775年10月3日在卡爾斯魯厄與黑森-達姆施塔特的路易絲(Luise von Hessen-Darmstadt,1757年1月30日—1830年2月14日)結婚。路易絲是黑森-達姆施塔特領地伯爵路德維希九世的第五個也是最小的女兒。二人育有二子二女:  卡爾·奧古斯特與多名女子有私生子女若干名:

  卡爾·奧古斯特的三代祖輩詳見下表:
卡爾·奧古斯特(,1757年-9月3日-1828年-6月14日),德意志邦國薩克森-魏瑪-艾森納赫的統治者,1758年至1815年為薩克森-魏瑪-艾森納赫公爵,1815年至1828年為大公。