En 1899 empezó a estudiar medicina en Friburgo y allí se doctoró en esa materia, pero cursó estudios paralelos de Psicología y Filosofía en Estrasburgo. Amplió los de Psicología en la Universidad de Berlín y la de Bonn. Aunque se formó en la Psicología de la Gestalt, desarrolló su propia teoría, el Funcionalismo, para explicar los procesos cognoscitivos. De 1918 a 1922 fue profesor de Filosofía y de Pedagogía en Dresde; allí se casó en 1916 con Bertha Charlotte Bühler (1893–1974),otra importante psicóloga, fundadora de la psicología del desarrollo. Entre 1922 y 1938 fue profesor de Psicología en la Universidad de Viena y en su Instituto Pedagógico, formando parte del Círculo de Viena. Sus teorías sobre la evolución intelectiva del

niño inspiraron la reforma educativa en Austria. Los progresos de los nacionalsocialistas y el hostigamiento hacia él y su mujer les impulsaron a abandonar el país en 1938; estuvieron en Oslo, en Londres y finalmente marcharon en 1939 a los Estados Unidos, donde se establecieron definitivamente. Hasta 1945 Karl Bühler fue profesor en Minnesota, y después, hasta su jubilación en 1955, lo fue de Psiquiatría en la Universidad del Sur de California, en Los Ángeles, donde falleció el 24 de octubre de 1963. Tuvo importantes discípulos, entre ellos los filósofos Ludwig Wittgenstein y Karl Popper, el historiador del arte Ernst Gombrich y el antropólogo y etólogo Konrad Lorenz.