przybył do Hiszpanii, gdzie trafił do specjalnie stworzonej dla niego szkoły i razem ze swoim kuzynem – Karolem Sycylijskim, rozpoczął naukę.
Po ukończeniu szkoły odbył studia w akademiach marynarki wojennej, sił lądowych i lotnictwa, a następnie ukończył prawo i ekonomię.
Przez generała Francisco Franco był uważany za przyszłego przywódcę kraju i przygotowywany do objęcia tej funkcji. Zgodnie z radą otrzymaną od ojca przed wyjazdem do Hiszpanii, nie prezentował poglądów, był wycofany i uległy, dzięki czemu zyskał akceptację Franco. Jednocześnie pełnił funkcje reprezentacyjne, jednak był mało rozpoznawalny w społeczeństwie. W 1967 roku gen. Franco wydał dekret, w którym ogłosił Jana Karola swoim następcą. Pod koniec życia Franco, w latach 1973–1975 pełnił obowiązki głowy państwa.
W listopadzie 1975 roku król Maroka Hassan II zorganizował tzw. Zielony Marsz, podczas którego 300 tysięcy marokańskich kobiet i dzieci weszło na teren Sahary Hiszpańskiej. Wówczas Juan Carlos wezwał do siebie ministrów oraz dowódców sztabów i kategorycznie zabronił im rozpoczynania wojny z Marokiem, a następnie pomimo ich oporu poleciał do stolicy kolonii, by wyegzekwować wykonanie rozkazu przez miejscową administrację.