Figlio di Luigi, Carlo Vanvitelli fu uno dei più tipici esponenti dei periodi di transizione tra linguaggio barocco e gusto neoclassico. Assunto in servizio al cantiere della Reggia di Caserta nel 1764, alla sua morte sostituì il padre in qualità di Direttore, occupandosi della decorazione delle sale dell'Appartamento Vecchio. A lui si deve anche la sistemazione del Parco Reale, in cui il progetto iniziale fu aggiornato al gusto corrente e arricchito dallo splendido Giardino Inglese. A Napoli progettò la Villa Reale di Chiaia esubentrò al padre in diversi cantieri, come in quello della Chiesa dell'Annunziata e di Palazzo d'Angri (1778). Negli anni fra il 1792 e il 1798 realizzò la sua opera migliore: il rifacimento della Chiesa della SS. Trinità dei Pellegrini, fino a pochi anni fa attribuita a Luigi Vanvitelli per i notevoli pregi formali.