A gimnáziumot Bázelben végezte, ahol többek között Wilhelm Wackernagel és Jacob Burckhardt voltak a tanárai. 1863-ban édesapja kérésére beiratkozott a zürichi egyetem jogi karára. 1865-70 között teológiai tanulmányokat folytatott Zürichben, Heidelbergben és Bázelben. A teológusi diploma megszerzése után 1871-ben Standertskjöld tábornok meghívására Szentpétervárra költözött, hogy gyermekeinek tanítója legyen. 1879-ig maradt ebben az állásban, részben Oroszországban, részben Finnországban élve. Ez idő alatt írta Prometheus und Epimetheus című művét, amelyet hazatérve saját költségén adott ki 1881-ben Carl Felix Tandem álnéven. A könyv észrevétlen maradt, ezért Spitteler tanári állást vállalt (Neuveville, 1881-1885), majd különböző újságoknak dolgozott (Grenzpost, 1885-86; Neue Zürcher Zeitung, 1890-92).
1892-ben Luzernbe költözött, itt írta további műveit. 1900 és 1906 között jelent meg a négykötetes epikai műve, az Olympischer Frühling. Az első két kötet – Spitteler többi művéhez hasonlóan – nem aratott sikert.[3] A második kötet megjelenése után azonban a híres zenész, Felix Weingartner egy pamfletben mutatta be a művet a német közönségnek (Carl Spitteler, ein künstlerisches Erlebnis) – ő fedezte fel Spittelert a világ számára.
Az első világháború idején a Zürichben tartott Unser Schweizer Standpunkt című beszédében kiállt a több kultúrájú Svájc mellett.[4] A német-olasz feszültség következtében az író Svájc hagyományos bölcsességére és semlegességére, illetve a közös történelemre és állampolgárságra hivatkozva arra kérte az ország polgárait, hogy tegyék félre a két háborús félhez fűződő szimpátiájukat.[5] 1919-ben irodalmi Nobel-díjat kapott.
↑Szerb Antal szerint „a tizennyolcezer soros és görög istenekről szóló mű egyáltalán nem olyan unalmas, mint ahogy az ember látatlanban gondolná.” (A világirodalom története, Magvető Könyvkiadó, Budapest, ISBN 963-14-1484-1, 759. oldal)