Mais le sort trancha ces différends fratricides. Charles mourut peut-être victime de la peste lors d’une campagne contre les Anglais. François Ier fut bouleversé par le décès de ce fils tant aimé qui n’était peut-être pas aussi merveilleux qu’il avait plaisir à le penser.
Quant à Henri, malgré ses rancœurs, il vint au chevet de son cadet et semble avoir été affecté de sa disparition.
Charles fut inhumé en l’abbaye Saint-Lucien de Beauvais dont il ne reste plus aujourd'hui que des vestiges. Au mois de mai 1547, à l'occasion des funérailles de son père, sa dépouille mortelle regagnait Paris. Déposée en l'église Notre-Dame-des-Champs, elle prit le chemin de la basilique Saint-Denis le 23 mai en même temps que celle de son père et de son frère, François dauphin, mort en 1536. Tous trois furent inhumés dans le même caveau.