Su nombre original era Karol Sobelsohn e ingresó en el Partido Socialdemócrata de Polonia en 1902. Participó en la Revolución de 1905 en Varsovia, siendo condenado a un año de prisión.
En 1908 se trasladó a Alemania donde colaboró con el Partido Socialdemócrata de Alemania (SPD) y estrechó lazos políticos con Rosa Luxemburgo, Dzerzhinsky y Leo Jogiches. La policía pronto volvió a prestar atención a sus actividades políticas y se vio obligado a exiliarse. En 1913 conoció a Lenin y Zinóviev, integrándose en el Partido bolchevique. Se opuso a la Primera Guerra Mundial, participando en las conferencias de Zimmerwald y Kienthal y desarrollando agitación contra la conflagración imperialista desde su exilio en Suiza.
Tras el estallido de la Revolución de Febrero de 1917 en Rusia, viajó junto a Lenin y otros revolucionarios hacia Petrogrado, aunque no pudo entrar en territorio ruso por tener nacionalidad austriaca. Fue después del estallido de la Revolución de Octubre y gracias a la victoria de los bolcheviques cuando finalmente pudo regresar a Rusia, siendo elegido miembro del Comité Central bolchevique.
A comienzos de 1918 formó parte de la delegación enviada por el Gobierno soviético para las negociaciones de paz con Alemania y que concluyeron con la llamada paz de Brest-Litovsk, situándose con la fracción de los comunistas de izquierdas liderada por Bujarin frente a las posiciones de Lenin. Permaneció en Alemania entre 1918 y 1920 ayudando a la organización del movimiento comunista. Al no permitírsele la entrada en Alemania por ser representante del gobierno bolchevique, cruzó ilegalmente la frontera en diciembre de 1918. Participó en la fundación del Partido Comunista de Alemania (KPD) en diciembre de 1918 y en el proceso revolucionario en dicho país.
En 1920 Radek regresó a Rusia para trabajar en las tareas de dirección de la Internacional Comunista. Sus diferencias con Stalin y su apoyo inicial a las tesis de Trotsky, lo colocaron en el punto de mira de la naciente burocracia estalinista. Durante la enfermedad de Lenin, escribió el artículo León Trotsky: organizador de la Victoria, en el que reivindicaba el papel crucial de éste en la revolución de Octubre. Dirigente de la Oposición de Izquierda, en mayo de 1924 la facción estalinista forzó su salida del Comité Central del partido para, finalmente, expulsarlo en 1927.
A partir de 1929 encabezó a los opositores que trataron de reconciliarse con el gobierno estalinista, logrando ser readmitido en el seno del Partido en 1930. La capitulación ante la burocracia de Radek fue absoluta, llevando a Trotsky y a la Oposición de Izquierdas a romper cualquier relación política con él.
La dirección estalinista lo situó al frente de la Oficina de Información Internacional del Comité Central del Partido Comunista de Rusia y también participó en la redacción de la Constitución estalinista de 1936. Su completa capitulación, sin embargo, no lo salvó de la represión estalinista: fue acusado de alta traición durante el juicio de los Diecisiete en 1937, también conocido como segundo Juicio de Moscú. Fue condenado a diez años de trabajos forzados. Murió en 1939 en una supuesta pelea con otro prisionero que, como posteriormente fue demostrado, era un agente del NKVD siguiendo las órdenes de Beria. Karl Radek fue rehabilitado en 1988 durante la Perestroika.
