1845年生于瑞士里斯塔尔一个高级官吏家庭，他的童年是在伯尔尼度过的。1863年就读于苏黎世大学法律系。1864年因与父亲发生争执而离家出走，来到卢塞恩。1865年在巴塞尔学习法律，后又转至苏黎世和海德堡攻读神学。毕业后，由于他信仰无神论而失去了在格劳宾查的牧师职位。
1871年，施皮特勒在俄国和芬兰当了几年家庭教师，1879年回国后在伯尔尼一所女子学校任教，两年后又去比尔湖畔的新威维勒继续担任教师。他青年时代就从事文学创作活动，成就甚微，为了维持生活，他不得不在一些中学里任教。特别是他经过多年呕心沥血写成的长诗《普罗米修斯和厄庇米修斯》发表后，在社会上没引起什么反响，对他是一个沉重的打击。但他没有灰心，继续努力。1871年获得牧师职位，随即放弃，应聘到圣彼得堡任讲师。1881年回瑞士，在伯尔尼一家女子学校任教，与一位来自荷兰的女子结婚。此后，辗转数外任教和写作。1885至1892年任报刊编辑。1892年，他继承了岳父家的遗产，从经济的困厄中得到解脱，他带着妻子、女儿住进别墅，当一名职业作家。这时，他的长期被压抑的创作才华，在这里得到发挥出来。《奥林匹亚的春天》就是在这里产生的。
卡尔·斯皮特勒是一位反对世界战争的和平民主人士，1914年12月第一次世界大战爆发之际，斯皮特勒应新瑞士协会之请，在苏黎世发表一篇题为《我们瑞士人的立场》的演说，严厉抨击德国的战争政策。1915年印成单行本发行，在世界各国产生巨大影响。可能也由于这个因素，他获得了1919年诺贝尔文学奖金。这以后，他改写年轻时写的《普罗米修斯和厄庇米修斯》，并将书名改为《受难者普罗米修斯》。
1924年12月29日，斯皮特勒逝世。
