Fritz Karl wurde am 21. Dezember 1967 als Karl Friedrich in Gmunden, Österreich, geboren, und wuchs in Traunkirchen am Traunsee auf, wo seine Eltern ein Gasthaus betrieben. Ab der dritten Grundschulklasse besuchte er das Internat der Wiener Sängerknaben, welches er als 13-jähriger mit dem Einsetzen des Stimmbruchs wieder verließ und nach Traunsee zurückkehrte. Dort besuchte er das Gymnasium, wo er im Rahmen einer Schulaufführung von Goethes "Faust" den Mephisto verkörperte – eine Initialzündung für seinen Berufsweg als Schauspieler: Mit 17 Jahren verließ Karl das Gymnasium und bewarb sich mit Erfolg für ein Schauspielstudium am Max Reinhardt Seminar in Wien – das er allerdings nach nur zwei Semestern wegen "unreifen Verhaltens" wieder verlassen musste.

Karls Karriere tat dies keinen Abbruch: Ab 1986 spielte er in freien Theatergruppen, trat am Wiener Volkstheater auf und war von 1992 bis 1997 am Theater in der Josefstadt engagiert. Seine erste Rolle vor der Kamera spielte er 1988 in der Episode "Die Verlockung" aus Dieter Berners vierteiliger "Arbeitersaga": einen Jugendlichen, mit seinem besten Freund einen Besuch bei Brigitte Bardot plant.

In seinem Kinodebüt "Höhenangst" (AT 1994) spielte Karl direkt die Hauptrolle: einen jugendlichen Straftäter, der nach verbüßter Haftstrafe auf dem verfallenen Bauernhof einer eigenbrötlerischen Frau ein neues Zuhause findet. Für diese Rolle wurde er 1995 als Bester Nachwuchsschauspieler mit dem Max-Ophüls-Preis ausgezeichnet. Eine Fernsehhauptrolle hatte er als vorbestrafter Mordverdächtiger in der "Tatort"-Episode "Mein ist die Rache" (AT 1996).

Der große Durchbruch im deutschsprachigen Raum gelang Fritz Karl 1998 mit der deutsch-österreichischen Serie "Julia – Eine ungewöhnliche Frau", in der er bis 2001 eine feste Rolle als Sohn eines Bauunternehmers (Franz Buchrieser) hatte. Parallel dazu spielte er 2001 eine Hauptrolle als junger k.u.k. Offizier in Götz Spielmanns Verfilmung der Schnitzler-Novelle "Spiel im Morgengrauen".

In den nächsten Jahren sah man Fritz Karl in einer Vielzahl an Fernseh- und Kinoproduktionen. 2003 verkörperte er neben August Schmölzer und Christoph Waltz in dem TV-Drama "Jennerwein" den legendären oberbayerischen Wilderer und Volkshelden Georg Jennerwein. Marcus H. Rosenmüller besetzte ihn in der bayerischen Erfolgskomödie "Wer früher stirbt ist länger tot" (2006) als alleinerziehenden Vater der jungen Hauptfigur; im selben Jahr sah man Karl in der belgischen Produktion "Henry Dunant: Du rouge sur la croix" ("Henry Dunant - Das Rot auf dem Kreuz", 2006), einer Filmbiografie des Initiators des Roten Kreuzes, als französischen Offizier.

Für seine Hauptrolle als Kommissar in dem Psychothriller "Eine folgenschwere Affäre" erhielt Karl 2008 eine Nominierung für den Bayerischen Fernsehpreis. Ebenfalls 2008 sah man ihn in dem Coming-of-Age-Drama "Die Zeit, die man Leben nennt" als geschiedenen Vater, dessen Sohn durch einen Unfall schwer traumatisiert wird. In Xaver Schwarzenbergers "Sisi" (DE/AT/IT 2009) verkörperte er den Graf Andrássy. Im Jahr 2009 gründete Fritz Karl gemeinsam mit anderen österreichischen Filmschaffenden die Akademie des Österreichischen Films. 

Zu Karls weiteren Kinorollen gehören ein Plattenproduzent in "Männerherzen" (2009) und der Fortsetzung "Männerherzen … und die ganz ganz große Liebe" (2011), ein Baron in Marcus H. Rosenmüllers "Sommer der Gaukler", der Mörder Ami Joe in der Mark-Twain-Adaption "Tom und Hacke" (2011), der umtriebige Oberkellner Leopold in "Im weißen Rössl – Wehe Du singst!" (DE/AT 2013), ein obrigkeitstreuer Bürger in dem kafkaesken Science-Fiction-Film "Life Guidance" (AT 2017) und der Vater der jugendlichen Hauptfigur in der Ost-West-Liebesgeschichte "Zwischen uns die Mauer" (2019).

In erster Linie wirkte Karl jedoch in einer Vielzahl an Fernsehproduktionen mit, hier meist in Hauptrollen. So hatte er von 2014 bis 2018 die Titelrolle in der Krimireihe "Inspektor Jury". Als weitere Beispiele seien der Polizeithriller "Unter Feinden" (2013, als Ermittler) und dessen Fortsetzungen "Zum Sterben zu früh" (2015), "Reich oder tot" (2018) und "Alles auf Rot" (2021) genannt. Außerdem wirkte er in den Filmbiografien "Käthe Kruse" (2015, als Max Kruse) und "Aenne Burda – Die Wirtschaftswunderfrau" (2018, als Franz Burda) sowie dem Beziehungsdrama "Sugar Love" (2021, als untreuer Ehemann) mit. Für seine Hauptrolle als widerständiger Bergarbeiter in dem NS-Drama "Ein Dorf wehrt sich" (DE/AT 2019) erhielt er 2020 den österreichischem Fernsehpreis Romy als Beliebtester Schauspieler. Ab 2022 übernahm Karl verschiedene Rollen in der erfolgreichen "Landkrimi"-Reihe.

Auf der Kinoleinwand sah man Fritz Karl 2023 in der österreichischen Gangsterkomödie "Hades - Eine (fast) wahre Geschichte aus der Unterwelt" als Inspektor und 2024 in Joachim Langs "Führer und Verführer" als Adolf Hitler.