Военный деятель. Генерал-аншеф. Московский главнокомандующий (1740).
Старший брат фаворита императрицы Анны Иоанновны Эрнста Иоганна Бирона.
Принимал участие в Северной войне, крымских походах и  походе против Лещинского. 

Карл Бирон родился 14 мая 1684 года в имении Каленцеем, Латвия. Рос в небогатой дворянской семье. В царствование Петра Великого поступил в русскую службу, за отличие произведен в офицеры. Во время Северной войны в одной из схваток со шведами попал в плен, но сумел бежать.

После побега Бирон отправился в участвовавшую в той же войне соседнюю Польшу и стал офицером уже польской армии. В 1705 году присутствовал в главной квартире в Гродно, - в свите короля польского, и назначен им в царскую службу.

В год избрания императрицы Анны Иоанновны Карл Бирон, уже подполковник польской армии, вызван своим вдруг возвысившимся младшим братом-фаворитом Эрнстом Бироном в Россию, и 19 ноября 1730 года произведен в генерал-майоры.

Через год Карл Карлович определен состоять «при команде в Лифляндии», - у губернатора Ласси, - и в 1733 году принял участие в его походе против Лещинского. За участие в крымских походах и обнаруженную в них храбрость пожалован 22 января 1737 года в генерал-лейтенанты, а 5 сентября 1739 года - в генерал-аншефы.

Получив чин генерал-аншефа, из-за трений с фельдмаршалом Минихом, возникших во время крымского похода, Карл Бирон подал в отставку, сославшись на здоровье. Однако довольно скоро, по протекции брата-герцога, вновь определен на службу.

В день празднования Белградского мира 14 февраля 1740 года Бирон отмечен особой монаршей милостью, получив портрет Императрицы и шпагу, осыпанную бриллиантами.

В период с 3 марта по 20 ноября 1740 года Карл Карлович Бирон занимал должность генерал-губернатора Москвы.

В ноябре 1740 года, во время государственного переворота, совершенного «злейшим врагом» семьи Биронов, фельдмаршалом Минихом, в пользу Анны Леопольдовны, Карл Бирон, как и его братья, схвачен и отправлен под караулом в Ригу. Там заключен под стражу в крепости и, после дознания, в июне 1741 года отправлен в ссылку - в Среднеколымск.

Новый государственный переворот, теперь уже в пользу Елизаветы Петровны, застал Бирона в пути. Елизавета Петровна не испытывала к врагам своего врага столь уж сильной вражды, и, благодаря хлопотавшему о них своему личному врачу, отменила прежние распоряжения об участи Карла и Густава Биронов, назначив новым местом ссылки менее суровый и не столь удаленный Ярославль.

Специальным указом Императрицы 18 октября 1742 предписывалось также возвращение Карлу Бирону «пожитков и всякой посуды и прочего», изъятых при аресте. В 1744 году, шестидесятилетний опальный генерал-губернатор Москвы, заслуженный ветеран трех войн за империю, вся вина которого заключалась в родстве с фаворитом предыдущей Императрицы, получил всемилостивейшее дозволение переехать домой, в свое лифляндское имение.

Карл Карлович Бирон скончался 24 января 1746 года в возрасте шестидесяти одного года.