Карел Косик родился 26 июня 1926 г. в Праге, Чехословакия. Там же, в 1945 г., окончил гимназию и поступил в Карлов университет на философский факультет. В 1947—1949 гг. учился на философских факультетах Московского и Ленинградского университетов.
С 1 сентября 1943 г. до ареста агентами гестапо 17 ноября 1944 г. — участник подпольной коммунистической группы «Авангард» (чеш. P?edvoj) и главный редактор нелегального журнала «Бой молодежи» (чеш. Boj mlad?ch). После ареста, продолжительных допросов и пыток, с 30 января до 5 мая 1945 г. находится в концлагере Терезин.
С 1953 г. стал членом философского отделения АН ЧССР. С 1968 по 1970 г. — профессор философии в Карловом университете. В 1968—1969 гг. — член ЦК КПЧ, из которой он был исключен в 1970 г. Тогда же вынужден уволиться из университета. До 1986 г. его статьи и книги не публиковались.
В 1990 г. был восстановлен в университете, а в 1992 г. — в АН Чешской республики.
Был женат на знаменитом философе и теоретике литературы Ружене Гребеничковой, имел двух сыновей (Антонин и Стефан) и дочь (Ирена).
Карел Косик считал, что философия — есть необходимая человеческая деятельность, так как «мысль не может отдыхать». В середине 1970-х он пишет письмо Жан-Полю Сартру по поводу начавшейся нормализации в Чехословакии. В 1992 г. пишет эссе, в котором выступает против разделения страны. В 2000 г. выступает за прекращение войны в Югославии.
В своей известной философской работе «Диалектика конкретной тотальности» (чеш. Dialektika konkr?tn?ho), написанной в 1963 г., Карел Косик предложил оригинальный синтез хайдеггеровской феноменологии и идей раннего Маркса. В своих более поздних работах он остро критиковал современное капиталистическое общество.