Już w młodym wieku Karol posiadał wielki majątek. Kiedy miał zaledwie 7 lat, biskup Lodi dał mu suknię klerycką, przeznaczając go w ten sposób do stanu duchownego. Takie były ówczesne zwyczaje. Dwa lata później zmarła matka Karola.
Pierwsze nauki pobierał Karol na zamku rodzinnym w Arona. Po ukończeniu studiów w domu wyjechał zaraz na uniwersytet do Pawii, gdzie zakończył studia podwójnym doktoratem z prawa kościelnego i cywilnego (1559). W tym samym roku jego wuj został wybrany na papieża i przyjął imię Pius IV. Za jego przyczyną Karol trafił do Rzymu i został mianowany protonotariuszem apostolskim i referentem w sygnaturze. Już w rok później, w 23. roku życia, został mianowany kardynałem i arcybiskupem Mediolanu (z obowiązkiem pozostawania w Rzymie), mimo że święcenia kapłańskie i biskupie przyjął dopiero dwa lata później (1563). W latach następnych Papież mianował siostrzeńca kardynałem-protektorem Portugalii, Niderlandów (Belgii i Holandii) oraz katolików szwajcarskich, ponadto opiekunem wielu zakonów i archiprezbiterem bazyliki Matki Bożej Większej w Rzymie. Urzędy te i tytuły dawały Karolowi rocznie ogromny dochód. Było to jawne nadużycie, jakie wkradło się do Kościoła w owym czasie. Pius IV był znany ze swej słabości do nepotyzmu. Karol jednak bardzo poważnie traktował powierzone sobie obowiązki, a sumy, jakie przynosiły mu skumulowane godności i urzędy, przeznaczał hojnie na cele dobroczynne i kościelne. Sam żył ubogo jak mnich.
Wkrótce Karol stał się pierwszą po papieżu osobą w Kurii Rzymskiej. Dzięki temu udało się mu uporządkować wiele spraw, usunąć wiele nadużyć. Miał wzgląd nie na urodzenie, ale na charakter i przydatność kandydata do godności kościelnych. Dlatego usuwał bezwzględnie ludzi niegodnych i karierowiczów. Takie postępowanie zjednało mu licznych i nieprzejednanych wrogów. Dlatego zaraz po wyborze nowego papieża, św. Piusa V (1567), musiał opuścić Rzym. Bardzo się z tego ucieszył, gdyż mógł zająć się teraz bezpośrednio archidiecezją mediolańską.
Święty Karol Boromeusz z całą wrodzoną sobie energią zabrał się do pracy. W 1564 r. otworzył wyższe seminarium duchowne (jedno z pierwszych na świecie).
Popierał zakony i szedł im z wydatną pomocą. Dla ludzi świeckich zakładał bractwa – szczególnie popierał Bractwo Nauki Chrześcijańskiej, mające za cel katechizację dzieci. Dla przeprowadzenia koniecznych reform i uchwał Soboru Trydenckiego (1545-1563) zwołał aż 13 synodów diecezjalnych i 5 prowincjalnych. Dla umożliwienia ubogiej młodzieży studiów wyższych założył przy uniwersytecie w Pawii osobne kolegium. W Mediolanie założył szkołę wyższą filozofii i teologii, której prowadzenie powierzył jezuitom. Teatynom natomiast powierzył prowadzenie szkoły i kolegium w Mediolanie dla młodzieży szlacheckiej.
Był fundatorem przytułków: dla bezdomnych, dla upadłych dziewcząt i kobiet, oraz kilku sierocińców.
Kiedy w 1582 r. została przeprowadzona reforma mszału i brewiarza, zdołał obronić dla swojej diecezji obrządek ambrozjański, który był tutaj w użyciu od niepamiętnych czasów. Kiedy za jego pasterzowania wybuchła w Mediolanie kilka razy epidemia, kardynał Karol nakazał otworzyć wszystkie spichlerze i rozdać żywność ubogim. Skierował także specjalne zachęty do duchowieństwa, aby szczególną troską otoczyło zarażonych oraz ich rodziny. Podczas zarazy w 1576 r. niósł pomoc chorym, karmiąc nawet 60-70 tysięcy osób dziennie; zaopatrywał umierających; oddał cierpiącym wszystko, nawet własne łóżko. W czasie zarazy ospy, która pochłonęła ponad 18 tysięcy ofiar, zarządził procesję pokutną, którą prowadził, idąc ulicami Mediolanu boso. W 1572 r. na konklawe był poważnym kandydatem na papieża.
Największą zasługą Karola był jednak Sobór Trydencki. Sobór, rozpoczęty z wieloma nadziejami, wlókł się zbyt długo z powodu złej organizacji. Trwał aż 18 lat (1545--1563). Dopiero kiedy Karol przystąpił do działania, Sobór mógł szczęśliwie dokończyć obrady. Dyskutowano na nim o wszystkich prawdach wiary, atakowanych przez protestantów, i gruntownie je wyjaśniono. W dziedzinie karności kościelnej wprowadzono dekrety: nakazujące biskupom i duszpasterzom rezydować stale w diecezjach i parafiach, wprowadzono stałe wizytacje kanoniczne, regularny obowiązek zwoływania synodów, zakazano kumulacji urzędów i godności kościelnych, nakazano zakładanie seminariów duchownych – wyższych i niższych, wprowadzono do pism katolickich cenzurę kościelną, jak też indeks książek zakazanych, wreszcie wprowadzono regularną katechizację. Większość z tych uchwał wyszło z wielkiego serca kapłańskiego Karola Boromeusza.
Zmarł w Mediolanie 3 listopada 1584 r. wskutek febry, której nabawił się w czasie odprawiania własnych rekolekcji.
