Carlota Cristina foi a terceira filha de [[Luís Rudolfo, Duque de Brunsvique-Luneburgo]] e da princesa [[Cristina Luísa de Oettingen-Oettingen]]. Entre as suas irmãs estava a duquesa [[Isabel Cristina de Brunsvique-Volfembutel (1691-17501691–1750)|Isabel Cristina de Brunsvique-Volfembutel]], mãe da imperatriz [[Maria Teresa da Áustria]], o que a tornava tia-avó da rainha [[Maria Antonieta]] da França. Os seus avós paternos eram [[António Ulrich, Duque de Brunsvique-Luneburgo]] e a princesa [[Isabel Juliana de Schleswig-Holstein-Sønderburg-Nordborg]]. Os seus avós maternos eram o príncipe [[Alberto Ernesto I de Oettingen-Oettingen]] e a duquesa [[Cristina Frederica de Württemberg]].<ref>Jirí Louda and Michael MacLagan, Lines of Succession: Heraldry of the Royal Families of Europe, 2nd edition (London, U.K.: Little, Brown and Company, 1999), table 81.</ref>
