Formalmente duca di Savoia dal 1638, ma sotto la tutela della madre Maria Cristina (figlia del re di Francia Enrico IV e di Maria de Medici), che prese il titolo di Madame Royale. Alla morte della madre (1663) provvide a riassestare le finanze dello Stato e riformare l'esercito. Si dedicò pure ad opere pubbliche, chiamando l'architetto Carlo di Castellamonte, che progettò piazza S.Carlo a Torino, poi il Castello di Rivoli e infine la Reggia di Venaria Reale, completata sotto il figlio Vittorio Amedeo II.