Карл починав кар'єру хокеїста в юнацьких та молодіжних командах клубу «Седертельє».[1]
Карл Гагелін грав у коледжі за команду Мічиганського університету. Він був першим шведським хокеїстом, який грав за Штат Мічиган. 2007 року був обраний на драфті НХЛ під 168-м загальним номером командою «Нью-Йорк Рейнджерс».
«Нью-Йорк Рейнджерс» підписав з Карлом Гагеліном професійний контракт після фінальної гри в лізі серед коледжів, і той приєднався до фарм-клубу «Рейнджерів», команду «Коннектикут Вейл», у плей-оф АХЛ 2011 року. Початок сезону 2011/12 він також провів у «Коннектикуті».
10 липня 2013 року підписав новий дворічний контракт з «Рейнджерами» на суму $ 4,5 млн доларів.[5]
27 червня 2015 року «Нью-Йорк Рейнджерс» обміняв Карлу Гагеліна й два вибори на драфті 2015 року (у другому та шостому раундах) в «Анагайм Дакс» на форварда Емерсона Ітема та право вибору в другому раунді того ж драфту.[6]