Deuxième fils de Louis II le Bègue et d'Ansgarde. Il règne conjointement avec son frère Louis III sur le royaume des Francs à la mort de son père (879). 

Au partage des territoires Carloman reçoit la Bourgogne et l'Aquitaine. Il unit ses forces à celles de Louis III pour lutter en Gaule contre les Normands et contre Boson, comte de Vienne, qui n'est pas un Carolingien quoique sa sœur Richilde ait épousé Charles le Chauve qui le fait duc de Lombardie (875). Boson a épousé en Italie Ermengarde, fille de l'empereur Louis II. En 876, Charles le Chauve lui donne le gouvernement de la Provence. Poussé par son ambitieuse femme, le comte Boson se fait proclamer roi de Bourgogne et de Provence par l'assemblée de Mantaille (879). Boson, ne se considérant pas comme sujet des Carolingiens, va passer les dernières années de sa vie à combattre Louis III et Carloman II qui tentent de lui reprendre le royaume de Bourgogne. Ils s'emparent de Mâcon et après un siège de deux ans, Boson finit par reprendre la ville et une grande partie de ses territoires. 

Carloman II est reconnu comme seul roi après la mort de Louis III (882). Il lutte contre Hugues le Bâtard, fils de Lothaire II, roi de Lorraine, qui revendique le royaume de son père. Carloman (884) se résout à acheter quelques mois de tranquillité en versant un tribut aux Normands d'Amiens. Il meurt d'une chute de cheval la même année.

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