Am 11. Oktober 1878 wird Karl Hofer in Karlsruhe als Sohn eines Militärmusikers geboren. Hofer beginnt, nach einer kaufmännischen Lehre in der Hofbuchhandlung von C.F. Müller, 1897 ein Studium an der Großherzoglich Badischen Akademie der Bildenden Künste in Karlsruhe.
Karl Hofer ist bis 1901 Schüler von Robert Poetzelberger, Leo von Kalckreuth und Hans Thoma. Von diesen Lehrern bekommt der Künstler wenig Anregungen für sein ambitioniertes "Kunstwollen". Hofer gerät als Suchender unter den Einfluss Arnold Böcklins. 1900 bricht der Maler zu einer Studienreise nach Paris auf, wo er die naive Malerei Henri Rousseaus kennenlernt, die ihn besonders beeindruckt.
Julius Meier-Graefe erschließt Karl Hofer nicht nur sehenswerte Pariser Privatsammlungen, sondern macht ihn auch auf Hans von Marées aufmerksam, so dass Hofer sich 1903 entschließt, für einige Jahre nach Rom zu gehen. Die bis dahin vom Symbolismus in der Nachfolge Böcklins geprägte Malerei Hofers verändert sich nun zugunsten einer klassisch-arkadischen Auffassung im Stil Marées.
Innerhalb der "Ausstellung moderner Kunstwerke" 1904 präsentiert das Kunsthaus Zürich die erste Einzelausstellung Karl Hofers, die danach in erweiterter Form in der Karlsruher Kunsthalle, im Folkwang-Museum in Hagen und 1906 in Weimar gezeigt wird.
Karl Hofer lebt ab 1908 zeitweise in Paris; der dortige Aufenthalt mit der Verarbeitung der Einflüsse Cézannes, der französischen Impressionisten und El Grecos verändern seinen Stil. Der Künstler übersiedelt 1913 nach Berlin.
Karl Hofer wird im folgenden Jahr in Frankreich interniert und kehrt erst 1917 nach Deutschland zurück. An der Kunstschule in Berlin-Charlottenburg nimmt der Maler 1921 eine Professur an. 1928 findet zum 50. Geburtstag Hofers eine große Retrospektive in der Kunsthalle Mannheim, der "Berliner Secession" und in der Berliner Galerie von Alfred Flechtheim statt.
Hofers Kunst wird während des Dritten Reiches als "entartet" diffamiert, 1933/34 wird Hofer vom Dienst suspendiert und seine Arbeiten 1937 in der Münchner Ausstellung "Entartete Kunst" gezeigt.
Karl Hofer lebt bis zu seinem Tod im Jahr 1955 in Berlin und bekleidet das Amt des Direktors an der Hochschule für Bildende Künste.