Karel IV trouwde in 1765 met zijn eerste nicht prinses Maria Luisa, de dochter van Filips, hertog van Parma. Het paar kreeg veertien kinderen, van wie er zes volwassen werden:
- Carlos Clemente van Spanje (19 september 1771 - 7 maart 1774) stierf op jonge leeftijd.
- Carlota Joaquina van Spanje (25 april 1775 - 7 januari 1830) trouwde met Johannes VI van Portugal en had nakomelingen.
- Maria Luisa van Spanje (11 september 1777 - 2 juli 1782) stierf op jonge leeftijd.
- Maria Amalia van Spanje (9 januari 1779 - 22 juli 1798) trouwde met haar oom Infante Antonio Pascual van Spanje zonder enig gevolg.
- Carlos Domingo van Spanje (5 maart 1780 - 11 juni 1783) stierf op jonge leeftijd.
- Maria Luisa van Spanje (6 juli 1782 - 13 maart 1824) trouwde met Lodewijk van Parma en had kinderen.
- Carlos Francisco van Spanje (5 september 1783 - 11 november 1784) stierf op jonge leeftijd.
- Felipe Francisco van Spanje (5 september 1783 - 18 oktober 1784) stierf op jonge leeftijd.
- Ferdinand VII van Spanje (14 oktober 1784 - 29 september 1833) volgde zijn vader op als koning van Spanje.
- Carlos van Spanje, graaf van Molina (29 maart 1788 - 10 maart 1855), later de eerste carlistische pretendent.
- María Isabella van Spanje (6 juni 1789 - 13 september 1848) trouwde met Franciscus I, koning van de Twee Siciliën, en had nakomelingen.
- Maria Teresa van Spanje (16 februari 1791 - 2 november 1794) stierf op jonge leeftijd.
- Felipe Maria van Spanje (28 maart 1792 - 1 maart 1794) stierf op jonge leeftijd.
- Francisco Antonio de Paula van Spanje, hertog van Cádiz (10 maart 1794 - 13 augustus 1865)