Umierając, nie miał jeszcze 24 lat, tron po nim objął jego brat Henryk III Walezy.

Potomstwo 26 listopada 1570 Karol ożenił się z Elżbietą Habsburżanką (1554–1592), arcyksiężniczką austriacką. Para miała jedynie córkę: Marię Elżbietę de Valois (27 października 1572 – 9 kwietnia 1578). Karol do śmierci był wierny swej długoletniej kochance, Marii Touchet (1549–1638), hugenotce, córce radcy parlamentu w Lyonie, którą poznał w 1566 podczas podróży po Francji. Miał z nią nieślubnego syna: Karola de Valois (28 kwietnia 1573 – 24 września 1650), księcia d’Angoulême.

Wywód przodków

W literaturze Karol IX jest jednym z głównych bohaterów w powieści pt. Królowa Margot Aleksandra Dumasa. W powieści jest on przyjacielem swojego szwagra Henryka Burbona i wielokrotnie ratuje mu życie. Jego matka, Katarzyna Medycejska, próbuje zabić Henryka Burbona i w ten sposób zapobiec jego intronizacji na tron Francji. Karol IX umiera po tym, jak przypadkowo otruł się arszenikiem ze stron książki o myślistwie, którą Katarzyna podrzuciła do pokoi Henryka, a nieświadomy tego Karol pożyczył od szwagra.