Carlo Emanuele I (1562-1630) salì al trono nel 1580 e trascorse in guerra buona parte dei suoi cinquanta anni di governo, tentando d’allearsi alternativamente con Francia e Spagna.

Nel 1582 attaccò in modo fallimentare Ginevra; dal 1588 al 1601 combatté con la Francia per Saluzzo (che infine ebbe in cambio di alcune province savoiarde), respinse un attacco in Savoia, calò in Provenza e subì un’invasione francese in Piemonte.

Per avvicinarsi alla Spagna, sposò Caterina d’Asburgo, figlia di Filippo II, stringendo poi ulteriori legami matrimoniali con i Gonzaga e gli Estensi.

Nel 1613 occupò parte del marchesato del Monferrato, suscitando la reazione spagnola e avviando un conflitto chiusosi solo nel 1618. Durante la Guerra dei trent’anni entrò nella lega antispagnola, con l’intento di conquistare Genova, ma fallito questo progetto, nel 1625, si riappacificò con la Spagna, suscitando la reazione dei Francesi, che invasero il Piemonte nel 1629. Nel 1630 fu sconfitto ad Avigliana e morì pochi giorni dopo a Savigliano.

La sua politica bellica fu origine di numerosi esborsi per la città, che dovette provvedere denaro per le truppe.

Nonostante i suoi impegni militari, ideò l’ampliamento della capitale verso sud, fu collezionista di primo piano e letterato egli stesso.