Appelé au trône en 1831 à défaut d'héritier direct, il opéra d'utiles réformes, créa un conseil d'État, reconstitua les conseils provinciaux, fit rédiger un code complet de lois civiles et criminelles, réorganisa l'armée, encouragea l'agriculture, l'industrie et les sciences, abolit le système féodal, toutes mesures qui le rendirent agréable au parti national; mais, dans la suite, dominé sans doute par des influences étrangères, il se montra beaucoup moins favorable à la cause de la liberté. Cependant, en 1848, après la Révolution de Février, revenant aux idées de sa jeunesse, il donna à son peuple une constitution libérale, embrassa ouvertement la cause de l'indépendance et de l'unité de l'Italie et appuya de ses armes les peuples insurgés de la Lombardie, de la Vénétie, des duchés de Parme et de Modène.

Il obtint d'abord de brillants succès, battit les Autrichiens à Pastrengo (30 avril 1848), à Goito (30 mai), à Rivoli (10 juin), à Somma-Campagna (24 juillet), enleva Pizzighettone, Peschiera; mais, mal secondé par les troupes lombardes, il fut à son tour battu à San-Donato par le maréchal Radetzky (4 août), se vit forcé d'évacuer précipitamment Milan, où il faillit être pris, et dut solliciter un armistice. Cédant aux exigences du parti démagogique, il recommença imprudemment la guerre à l'expiration de l'armistice; mais il n'éprouva plus que des revers : il perdit, malgré des prodiges de valeur, la bataille décisive de Novare (23 mars 1849). Il abdiqua le jour même en faveur de son fils Victor-Emmanuel II, s'expatria, et mourut peu de mois après, à Oporto en Portugal, à la suite d'une longue maladie. Il avait encouragé les lettres et les sciences, et publié à ses frais les Monumenta historiae patriae, 1838, etc. Une statue lui a été élevée à à Turin.