Syn Stefana Kossaka i Ewy z Mikolaschów.

Szkołę średnią ukończył we Lwowie, gdzie pierwsze lekcje malarstwa i rysunku pobierał u Zygmunta Rozwadowskiego i Stanisława Kaczora-Batowskiego. Wybuch I wojny światowej i powołanie do wojska austriackiego przerwały jego studia w Wiedniu; po wojnie kontynuował kształcenie w Akademii Sztuk Pięknych w Krakowie pod kierunkiem Ignacego Pieńkowskiego i Władysława Jarockiego (lata 1919–1923). Uczył się też pod okiem stryja w czasie swoich pobytów w Kossakówce – krakowskim, rodzinnym domu Kossaków. Po studiach pracował jako nauczyciel rysunku w jednym z lwowskich gimnazjów. W 1927 roku ożenił się z Antoniną Wandą Czerkawską i zamieszkał w Dziedziłowiu, majątku swojej żony. W 1934 przyszła na świat jego jedyna córka – Teresa. Rodzina Kossaków przeniosła się do własnego domu

w Tatarowie nad Prutem, na Huculszczyźnie. Po pożarze domu zaczęła się tułaczka Kossaka, która miała kres w 1948 w Ciechocinku, gdzie artysta zamieszkał wraz z rodziną przy ulicy Traugutta, naprzeciwko parku Zdrojowego. Od 1950 był członkiem Związku Polskich Artystów Plastyków.

Malował głównie sceny z motywami koni (powozy, zaprzęgi, jeźdźcy), także o tematyce fantastycznej, bajkowej. Jego ulubioną techniką była akwarela. Wydał we Lwowie cykl pocztówek-reprodukcji swoich akwareli z huculskimi widokami. Ilustrował książki Zofii Kossak-Szczuckiej (Kłopoty Kacperka, góreckiego skrzata, Ku swoim). W czasie wojny rysował otaczającą go rzeczywistość – w Ciechocinku, dodatkowo, scenki z życia kuracjuszy.

Twórczość Karola Kossaka nie jest tak znana, jak obrazy jego dziadka i stryja; ocalała tylko część dorobku malarza. Znaczna większość obecnie występujących prac pochodzi z okresu pobytu artysty w Ciechocinku.

Obrazy Karola Kossaka:

• Przejażdżka powozem
• Zimą na wsi
• Zwózka drzewa przez kupców
• Praca w górach
• Huculi w drodze
• Powrót z lasu, akwarela
• Dorożka, akwarela
• Zaprzęg, akwarela
• Krakowiacy na koniach
• Zwózka drzewa, olej na płótnie
• Trzej jeźdźcy, akwarela
• Żydowska furka, akwarela
• Baba Jaga ze zwierzętami, akwarela
• Skrzat i żaba, akwarela
• Setery irlandzkie, akwarela