Louis-Charles de France est né au château de Versailles en 1785. Comme deuxième fils de Louis XVI, il n'est donc pas destiné à la naissance à prendre la succession de son père, mais la mort de tuberculose osseuse de son frère aîné Louis de France le 4 juin 1789 en fait le dauphin de France, puis le « prince royal » à partir de 1790.

Il passe sa première enfance à Versailles, entourée d'une nombreuse Maison, comprenant de très nombreux serviteurs attachés à sa personne, parmi lesquels Agathe de Rambaud, sa berceuse, Louise-Elisabeth de Croÿ de Tourzel comme gouvernante et Jean-Baptiste Cant Hanet dit Cléry, son valet.

Après la journée du 10 août 1792, Louis-Charles est emprisonné avec ses parents à la Prison du Temple et perd son titre de dauphin de France. Confié plus particulièrement à la garde de son père, celui-ci poursuit son éducation avant d'en être séparé, lorsque le roi est exécuté, au matin du 21 janvier 1793.

En vertu du principe selon lequel la continuité dynastique est automatique en France (le Dauphin succède au roi précédent dès l'instant de la mort de ce dernier), aux yeux des royalistes, Louis-Charles succède à son père, guillotiné, le 21 janvier 1793.

Sous le nom de Louis XVII, il est reconnu comme tel par Monsieur, frère cadet de Louis XVI et futur Louis XVIII, alors émigré à Hamm, près de Düsseldorf, en Westphalie. L'impératrice Catherine II de Russie fit même chasser de son royaume tous les Français ne reconnaissant pas la légitimité du petit roi[réf. nécessaire]. Les Vendéens et les Chouans, mais aussi de fidèles royalistes dans d'autres provinces, se battront et mourront en son nom. Leurs étendards portent l'inscription : « Vive Louis XVII ».

Le jeune Louis-Charles est confié à sa mère, également emprisonnée au Temple, jusqu'au 3 juillet 1793. Après cette date, il est enlevé à sa mère et mis sous la garde du cordonnier Antoine Simon et de sa femme, qui résident au Temple. Le but est alors d'en faire un petit citoyen ordinaire et de lui faire oublier sa condition royale.

L'enfant est alors impliqué dans le procès de sa mère, Marie-Antoinette. On lui fait signer une déclaration de reconnaissance d'inceste, pour ajouter un chef d'accusation contre sa mère.

Antoine Simon, qui s'occupe de l'enfant, est jugé par les historiens comme étant un personnage grossier. Mais tant que le jeune Louis resta sous sa garde, il fut relativement bien traité. Cependant, Simon est rappelé à ses fonctions municipales le 19 janvier 1794. Louis-Charles est alors enfermé au secret dans une chambre obscure, sans hygiène ni secours, pendant six mois, jusqu'au 28 juillet 1794. Son état de santé se dégrade, il est rongé par la gale et surtout la tuberculose. Il vit accroupi. Sa nourriture lui est servie à travers un guichet et personne ne lui parle ni ne lui rend visite. Chez cet enfant de neuf ans, ces conditions de vie entraînent une rapide dégradation de son état de santé.

Le 28 juillet 1794, les comités de salut public et de sûreté générale nomment Laurent, membre du comité révolutionnaire de la section du Temple, pour le garder, lui et sa sœur. Son sort s'améliore relativement, même s'il demeure prisonnier dans la tour du Temple.

L'enfant meurt dans sa prison, probablement d'une péritonite tuberculeuse, le 8 juin 1795, à l'âge de dix ans et après bientôt trois ans de captivité.

Selon l'historien Georges Bordonove, dans son Louis XVII et l'énigme du Temple, Louis « XVII » serait mort non pas en 1795 mais plutôt entre le 1er et le 3 janvier 1794. Sa mort aurait entraîné la révocation de Simon et le remplacement de Louis « XVII » par un enfant qui, lui, serait mort en 1795. Cette hypothèse, partagée par Louis Hastier, est aujourd'hui infirmée et dépassée par les analyses ADN positives effectuées en 2000 sur le cœur du supposé enfant mort au Temple en 1795.

Une autopsie est pratiquée en prison sur le corps du jeune prince et son cœur a été conservé par le chirurgien Philippe-Jean Pelletan. Le corps est alors inhumé au cimetière Sainte-Marguerite, puis recouvert de chaux vive. Les ossements n'ont jamais été retrouvés et ceux dégagés au XIXe siècle au cimetière Sainte-Marguerite, proviennent de plusieurs squelettes, dont un crâne d'un jeune adulte d'au moins dix-huit ans.

Le cœur de Louis-Charles de France changea plusieurs fois de main avant d'être placé, en 1975, dans la crypte royale de la basilique de Saint-Denis, lieu où ont été enterrés ses parents et une grande partie des rois de France.

Des analyses génétiques par comparaison d'ADN mitochondrial, pratiquées par le professeur Jean-Jacques Cassiman de la KU Leuven en Belgique, et par le docteur Bernd Brinkmann de l'université allemande de Muenster, sur le cœur du présumé Louis « XVII », et des cheveux de Marie-Antoinette, ont démontré en 2000 qu'il appartient bien à un enfant apparenté à cette dernière, en ligne féminine. Cependant, Louis XVII a eu un frère aîné décédé en juin 1789 et dont le cœur a lui aussi été conservé. Cependant, ce cœur a subi, comme les autres cœurs princiers, un traitement d'embaumement (ouverture, utilisation d'aromates, bandelettes,double boîte de vermeil et de plomb) très différent de celui auquel fut soumis le cœur de Louis XVII, « soustrait » par Pelletan, et simplement conservé dans l'alcool, comme une vulgaire curiosité anatomique. Donc, en tout état de cause, les deux cœurs, s'ils étaient venus à être rassemblés (ce qu'aucun document historique ne prouve), n'auraient pu être confondus ni échangés.

D'ailleurs, une enquête historique conduite par l'historien Philippe Delorme a confirmé que ce cœur est bien celui que le docteur Philippe-Jean Pelletan a « soustrait » sur le cadavre de l'enfant mort au Temple le 8 juin 1795. Cette conclusion réhabilitant du même coup les témoignages de contemporains recueillis par l'historien Alcide de Beauchesne. Cette plausible authenticité étayée, l'urne funéraire contenant le cœur a été placée, le 8 juin 2004, dans la chapelle des Bourbons de la basilique de Saint-Denis, lors d'une cérémonie rassemblant des membres de différentes branches de la famille de Bourbon et diverses personnalités.

Malgré cela, il demeure quelques partisans de la survivance du prince à l'épisode du Temple. Cependant, pour le professeur Jean Tulard, membre de l'Académie des Sciences Morales et Politiques, appelé par le ministre de la Culture à donner son avis sur la déposition du cœur de Louis « XVII », le 8 juin 2004, l'analyse de l'ADN du cœur, conjuguée avec l'enquête menée sur son origine et les péripéties de son histoire, est suffisante pour attester de la mort du prince au Temple.