D. Pedro Carlos foi o primogénito e único filho que chegou à idade adulta dos infantes D. Gabriel de Bourbon e Saxe (1752-1788) e D. Mariana Vitória de Bragança (1768-1812). Era neto de Carlos III (1716-1788) e de Maria Amália (1724-1760), reis de Espanha, pelo lado paterno, e de D. Maria I (1734-1816) e de D. Pedro III (1717-1786), reis de Portugal, pelo lado materno. Ficou órfão aos dois anos e meio. Tendo chegado a Portugal no início de novembro de 1789, para uma visita à avó e ao tio, o futuro D. João VI (1767-1826), acabou por ficar, para sempre, junto da família real portuguesa. A Espanha, em concreto a Badajoz, voltou, por algumas horas, nos dias 18 e 23 de janeiro de 1796, momentos em que se encontrou com Carlos IV (1748-1819) e Maria Luísa de Parma (1751-1819), reis de Espanha, seus tios, e com alguns dos primos, com os quais havia privado até aos três anos e meio de idade.
A educação de D. Pedro Carlos, os chamados estudos menores, com o ensino das primeiras letras, latim e metafísica, ficou inicialmente a cargo do confessor, o padre Juan Francisco Marín e, após a morte deste, em 1802, passou para a direção de José Maria Dantas Pereira, mestre do infante, capitão-de-mar-e-guerra, comandante da Companhia dos Guardas-Marinha, diretor da Academia Real dos Guardas-Marinha e sócio da Academia Real das Ciências. As matérias, que ocupavam quatro horas diárias, compreendiam latim, francês, história geral, história de Espanha, geografia, matemática, mecânica, botânica, físico-química, cosmografia, além de conhecimentos militares de artilharia, infantaria e cavalaria. Aulas específicas eram dadas por mestres de dança, esgrima, inglês e desenho. Sabe-se que o ensino desta última matéria ficou a cargo de Arcângelo Tosquini, que, em 1824, era pintor de história da câmara de D. João VI (1767-1826), trabalhando no palácio da Ajuda. O infante terá começado a traduzir os
A consideração e o apreço que o príncipe regente D. João tinha pelo infante D. Pedro Carlos foram responsáveis por ser frequente a presença primeiro da criança e depois do jovem junto do futuro monarca, mesmo em momentos solenes, dificilmente apreciados por alguém tão jovem. Assim terá acontecido, em 28 de outubro de 1790, quando ambos visitaram a livraria do Convento de Nossa Senhora de Jesus, de Lisboa, contava o infante quatro anos. Na ocasião, frei José de Santo António Moura recitou uma oração árabico-portuguesa perante o futuro monarca, cujo original e a tradução ainda se guardam. Nela o príncipe foi descrito como um astro e a língua árabe elogiada.
Embora D. Pedro Carlos não tenha sido jurado herdeiro do trono de Portugal, e para tal seria necessário alterar a lei sucessória, enquanto os príncipes do Brasil não tiveram filhos foi o putativo sucessor de D. João VI, o que nunca passou despercebido quer no reino quer, em especial, aos embaixadores estrangeiros radicados em Espanha. Se a vinda para Portugal, obedeceu ao desejo de D. Maria I e do príncipe D. João de conhecerem o infante, tendo tido a concordância de Carlos IV, a partida para o Brasil – recorde-se que a Corte deixará o reino devido às invasões francesas, tendo chegado ao Brasil no início de 1808 – acompanhando a família real portuguesa, da qual era igualmente membro, foi o resultado de uma escolha pessoal, alicerçada na excelente ligação que mantinha com o futuro rei de Portugal, não obstante as relações pouco amistosas com D. Carlota Joaquina (1775-1830), sua prima e tia.
A opção foi recompensada nos anos seguintes, quando o príncipe regente o nomeou Almirante General da Marinha portuguesa, um cargo criado exclusivamente para o infante, então com 21 anos. O decreto foi assinado no Rio de Janeiro, no dia 13 de maio de 1808. Tratou-se de uma manifestação de inequívoca estima pelo sobrinho, a qual constou explicitamente no documento. José Maria Dantas Pereira, seu mentor, no elogio laudatório que lhe fez, salientou as ações levadas a cabo por D. Pedro Carlos enquanto Almirante General da Marinha, em especial, correspondência dirigida ao 8.º conde de Arcos, D. Marcos de Noronha e Brito (1771-1828), ministro do Ultramar, com quem o infante manteve uma relação muito amistosa, bem como a ação reformadora levada a efeito pelo infante em áreas como a real fazenda da Marinha, o arsenal, a construção de diques, a fundação de uma cordoaria, de uma biblioteca e de uma academia naval, sem esquecer cuidados com a armada que transportara a família real, regulação dos pagamentos aos seus dependentes e melhoramentos nos portos. Em 1808, D. Rodrigo de Sousa Coutinho, conde de Linhares, considerou em carta, que o infante era muito ativo, zeloso, diligente e bastante mais dotado do que se pudera imaginar.
Ainda em 13 de maio de 1808, o regente restabeleceu a Ordem de Torre e Espada, da qual se tornou grão-mestre, enquanto o príncipe da Beira, futuro rei D. Pedro IV (1798-1834), foi grã-cruz comendador-mor e D. Pedro Carlos, grã-cruz cavaleiro. Exatamente dois anos depois, D. João VI promoveu o casamento do infante com a sua primogénita, D. Maria Teresa de Bragança (1793-1874), princesa da Beira, ao arrepio dos desejos de D. Carlota Joaquina. Nesse momento, correu certo rumor, que dava como certo que D. Pedro Carlos seria feito príncipe do Rio Grande do Sul, o que não aconteceu. A cerimónia ocorreu, compreensivelmente, com um investimento na indumentária, na decoração dos espaços destinados à festa e na música. Não se pode estranhar que, no Rio de Janeiro, tenha sido escrita uma obra pelo compositor Fortunato Mazziotti (1782-1855), intitulada
O curto esplendor da vida do infante ocorreu no Brasil. Era senhor de vasto património herdado do pai, mormente a administração do grão-priorado de São João de Castela e Leão, o que fez através de terceiros. Tinha recebido a Ordem de Carlos III e a Ordem do Tosão de Ouro, do seu avô paterno, Carlos III, por ocasião do seu nascimento. Podia ainda envergar o uniforme da Real Maestranza de Caballería de Ronda, uma vez que era irmão-mor. A este património e dignidades o príncipe regente acrescentou outras, designadamente a grã-cruz da Ordem de Cristo e a de São Bento de Avis, além da já referida Ordem de Torre e Espada, quando vivia no Brasil.
Após a morte do duque de Lafões, em 10 de novembro de 1806, o príncipe regente informou a Academia Real das Ciências de Lisboa que aprovava a nomeação de D. Pedro Carlos, proposta pela Academia Real das Ciências, para seu presidente perpétuo. Estava-se em 9 de abril de 1810. Na sessão da eleição, realizada em 13 de janeiro desse mesmo ano, não só se confirmou a escolha do infante como se determinou, com força estatutária, que, a partir de então, o presidente teria de ser sempre um príncipe de sangue da casa real. Desconhece-se qualquer ação do infante enquanto presidente da Academia, tanto mais que se encontrava no Brasil, durante o tempo do seu mandato.
A nível pessoal, D. Pedro Carlos viveu um curto matrimónio, aparentemente tranquilo e feliz, e foi pai de um único filho, D. Sebastião Gabriel (1811-1875), com quem privou apenas cerca de um ano. O primeiro neto de D. Maria I faleceu pouco antes de completar 26 anos. Como última prova de amor filial, D. João VI mandou construir um sumptuoso túmulo, para albergar os restos mortais do infante, cujo cadáver, ao contrário do da avó, não foi, posteriormente, trasladado para Portugal. D. Pedro Carlos de Bourbon e Bragança, nascido em Espanha, criado em Portugal e falecido no Brasil, viveu, tal como a sua mulher, numa época conturbada marcada pela Revolução Francesa e pelo avanço napoleónico. Foi um dos protagonistas do primeiro casamento de um membro da realeza no Rio de Janeiro, pai do primeiro infante a nascer na América e igualmente o primeiro membro da casa real a perecer nessa parte do império português.