Karl war ein Sohn des Landgrafen Adolf von Hessen-Philippsthal-Barchfeld (1743–1803) aus dessen Ehe mit Luise (1752–1805), Tochter des Herzogs Anton Ulrich von Sachsen-Meiningen. Er folgte seinem Vater 1803 als Landgraf von Hessen-Philippsthal-Barchfeld. Zunächst in preußischen Diensten, wechselte er in den russischen Militärdienst und kämpfte auf russischer Seite in den napoleonischen Kriegen unter anderem in der Schlacht von Borodino, dort rettete er seinem schwer verletzten Bruder Ernst das Leben.
Nachdem er aus dem russischen Militärdienst ausgeschieden war, wurde er in kurhessischen Diensten 1836 zum Generalleutnant befördert. Karl lebte später auf Schloss Augustenau in Herleshausen.
Nachkommen
Karl heiratete am 19. Juli 1816 in Öhringen in erster Ehe Auguste (1793–1821), Tochter des Fürsten Friedrich Ludwig zu Hohenlohe-Ingelfingen, mit der er folgende Kinder hatte:
Eckhart G. Franz (Hrsg.): Haus Hessen. Biografisches Lexikon. (=Arbeiten der Hessischen Historischen Kommission. N.F., Bd. 34) Hessische Historische Kommission, Darmstadt 2012, ISBN 978-3-88443-411-6, Nr. HP 25, S. 251–252 (Andrea Pühringer).
Ewald Grothe (Hrsg.): Die Abgeordneten der kurhessischen Ständeversammlungen 1830–1866. (=Veröffentlichungen der Historischen Kommission für Hessen. Bd. 48, 13 = Politische und parlamentarische Geschichte des Landes Hessen. Bd. 43). Historische Kommission für Hessen, Marburg 2016, ISBN 978-3-942225-33-5, Nr. KSV-185.
Jochen Lengemann: MdL Hessen. 1808–1996. Biographischer Index. (= Politische und parlamentarische Geschichte des Landes Hessen. Bd. 14 = Veröffentlichungen der Historischen Kommission für Hessen. Bd. 48, 7). Elwert, Marburg 1996, ISBN 3-7708-1071-6, S. 182.
Philipp Losch: Die Abgeordneten der kurhessischen Ständeversammlung 1830–1866. Elwert, Marburg 1909, S. 28.