Karl Landsteiner s-a născut la Viena, la 14 iunie 1868. Tatăl său, Leopold Landsteiner, doctor în drept, a fost un cunoscut jurnalist și editor de ziare, care a murit când Karl avea șase ani. Karl a fost crescut de mama sa, Fanny Hess, căreia i-a fost atât de devotat, încât o mască mortuară a acesteia a stat atârnată pe perete până la moartea sa. După ce a părăsit școala, Landsteiner a studiat medicina la Universitatea din Viena, pe care a absolvit-o în 1891. Încă din timpul studenției a început să facă cercetări biochimice, iar în 1891 a publicat o lucrare despre influența dietei asupra compoziției cenușii din sânge. Pentru a dobândi cunoștințe suplimentare de chimie, a petrecut următorii cinci ani în laboratoarele lui Hantzsch la Zurich, Emil Fischer la Wurzburg și E. Bamberger la München.
Întors la Viena, Landsteiner și-a reluat studiile de medicină la Spitalul General din Viena. În 1896 a devenit asistent al lui Max von Gruber la Institutul de Igienă din Viena. Încă din această perioadă a fost interesat de mecanismele imunității și de natura anticorpilor. Din 1898 până în 1908 a ocupat postul de asistent la Departamentul universitar de anatomie patologică din Viena, al cărui șef era profesorul A. Weichselbaum, care descoperise cauza bacteriană a meningitei și care, împreună cu Fraenckel, descoperise pneumococul. Aici, Landsteiner a lucrat mai degrabă la fiziologia morbidă decât la anatomia morbidă. În acest sens, a fost încurajat de Weichselbaum, în ciuda criticilor altora din acest institut. În 1908, Weichselbaum i-a asigurat numirea în funcția de prorector la Wilhelminaspital din Viena, unde a rămas până în 1919. În 1911 a devenit profesor de anatomie patologică la Universitatea din Viena, dar fără salariul corespunzător.
Până în anul 1919, după douăzeci de ani de muncă în domeniul anatomiei patologice, Landsteiner, împreună cu o serie de colaboratori, a publicat numeroase lucrări despre descoperirile sale în anatomia morbidă și despre imunologie. El a descoperit noi fapte despre imunologia sifilisului, a completat cunoștințele despre reacția Wassermann și a descoperit factorii imunologici pe care i-a numit hapteni (apoi a devenit clar că substanțele active din extractele de organe normale folosite în această reacție erau, de fapt, hapteni). A adus contribuții fundamentale la cunoașterea hemoglobinuriei paroxistice.
A demonstrat, de asemenea, că cauza poliomielitei poate fi transmisă la maimuțe prin injectarea în ele a unui material preparat prin măcinarea măduvei spinării unor copii care muriseră din cauza acestei boli și, neavând maimuțe din Viena pentru alte experimente, a mers la Institutul Pasteur din Paris, unde erau disponibile maimuțe. Lucrările sale de acolo, împreună cu cele realizate în mod independent de Flexner și Lewis, au pus bazele cunoștințelor noastre despre cauza și imunologia poliomielitei.
Landsteiner a adus numeroase contribuții atât în domeniul anatomiei patologice, cât și în cel al histologiei și imunologiei, toate acestea demonstrând, nu numai grija sa meticuloasă în observare și descriere, ci și înțelegerea sa biologică. Dar, fără îndoială, numele său va fi întotdeauna onorat pentru descoperirea și activitatea sa remarcabilă asupra grupelor sanguine, în 1901, pentru care a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 1930.
În 1875, Landois raportase că, atunci când omului i se administrează transfuzii din sângele altor animale, aceste globule străine se aglomerează și se sparg în vasele sanguine ale omului, cu eliberarea de hemoglobină. În 1901-1903, Landsteiner a arătat că o reacție similară poate avea loc atunci când sângele unui individ uman este transfuzat, nu cu sângele unui alt animal, ci cu cel al unei alte ființe umane, și că aceasta ar putea fi cauza șocului, a icterului și a hemoglobinuriei care au urmat unor încercări anterioare de transfuzii de sânge.
Cu toate acestea, sugestiile sale au primit puțină atenție până când, în 1909, a clasificat sângele ființelor umane în grupele A, B, AB și O, acum bine-cunoscute, și a arătat că transfuziile între indivizi din grupele A sau B nu duc la distrugerea de noi celule sanguine și că această catastrofă are loc numai atunci când o persoană este transfuzată cu sângele unei persoane aparținând unei grupe diferite. Anterior, în 1901-1903, Landsteiner a sugerat că, deoarece caracteristicile care determină grupele de sânge sunt moștenite, grupele de sânge pot fi folosite pentru a decide cazurile de paternitate îndoielnică. Cea mai mare parte a activității ulterioare pe care Landsteiner și elevii săi au desfășurat-o cu privire la grupele de sânge și la utilizările imunologice pe care le-au făcut cu privire la acestea nu a fost realizată la Viena, ci la New York. Pentru că în 1919 condițiile din Viena erau de așa natură încât munca de laborator era foarte dificilă și, văzând că Austria nu are niciun viitor, Landsteiner a obținut numirea în funcția de prorector al unui mic spital romano-catolic din Haga. Aici a publicat, în perioada 1919-1922, douăsprezece lucrări despre noile haptene pe care le descoperise, despre conjugatele cu proteine capabile să inducă anafilaxie și despre probleme conexe, precum și despre specificitatea serologică a hemoglobinelor de la diferite specii de animale. Activitatea sa în Olanda a luat sfârșit când i s-a oferit un post la Institutul Rockefeller pentru Cercetări Medicale din New York și s-a mutat acolo împreună cu familia sa. Aici a făcut, în colaborare cu Levine și Wiener, continuarea lucrărilor asupra grupelor de sânge, care a extins foarte mult numărul acestor grupe, iar aici, în colaborare cu Wiener, a studiat sângerările la nou-născuți, ceea ce a dus la descoperirea factorului Rh din sânge, care leagă sângele uman de sângele maimuței rhesus.
Până la sfârșitul vieții sale, Landsteiner a continuat să cerceteze grupele de sânge și chimia antigenelor, anticorpilor și a altor factori imunologici care apar în sânge. A fost unul dintre marile sale merite faptul că a introdus chimia în slujba serologiei.
Riguros de exigent în cerințele pe care și le impunea, Landsteiner poseda o energie neobosită. De-a lungul întregii sale vieți a făcut mereu observații în multe alte domenii decât cele în care se desfășurau principalele sale lucrări (el este, de exemplu, responsabil pentru că a introdus iluminarea în câmp întunecat în studiul spirochetelor). Din fire oarecum pesimist, a preferat să trăiască departe de oameni.
Landsteiner s-a căsătorit cu Helen Wlasto în 1916. Dr. E. Landsteiner are un fiu din această căsătorie.
În 1939 a devenit profesor emerit la Institutul Rockefeller, dar a continuat să lucreze la fel de energic ca înainte, păstrând cu nerăbdare legătura cu progresul științei. Este caracteristic pentru el faptul că a murit cu pipeta în mână. La 24 iunie 1943, a avut un atac de cord în laboratorul său și a murit două zile mai târziu în spitalul Institutului în care desfășurase o activitate atât de distinsă.
.