בונפרטה היה בנו של לושיין בונפרטה ואלכסנדרינה דה בלשמפ, ואחיין של הקיסר נפוליאון הראשון. נולד בפריז, גדל באיטליה. ב-29 ביוני 1822, הוא התחתן עם בת דודתו, זנאידה, בבריסל. זמן קצר לאחר הנישואין, הזוג עזב לפילדלפיה בארצות הברית כדי לחיות עם אביה של זנאידה, יוסף בונפרטה. לפני שעזב את איטליה, קרלו כבר גילה צפרדע חדש למדע, הצפרדע המנופח, ובנסיעה הוא אסף דגימות של עוף סופה חדש. עם הגעתו לארצות הברית, הוא הציג מאמר על הציפור החדש הזה, אשר נקרא מאוחר יותר על שם אלכסנדר וילסון. שאלה: היכן התקיימה טקס הנישואיו של בונפרטה?
בריסל