1928. április 19-én született szegény családban Budapesten, a VII. kerületi „Csikágóban”, iskolába a Nefelejcs utcai apácákhoz járt, ott állt először színpadra. Már gyerekként vonzotta a színház varázslatos világa: bejárt az Erzsébetvárosi Színházba, kannából ivóvizet kínált a nézőknek, és a színészek kifutója lett. Színészi pályára készült, a második világháború után Szegeden elvégezte Lehotay Árpád színiiskoláját, és három éven át vidéki társulatoknál játszott. 1948-ban jelentkezett a színművészeti főiskolára, ahol – eredeti szándékától eltérően – már rendezést tanult. 1953-ban lediplomázott, és a Nemzeti Színház rendezője lett.
Később kinevezték a Pécsi Nemzeti Színház igazgatójává, fél év múlva pedig már a Miskolci Nemzeti Színház főrendezője volt két esztendőn át, majd 1957-től a fővárosi Petőfi Színház, 1958-tól a Vígszínház rendezőjeként tevékenykedett. 1961-ben lett a Thália Színház művészeti vezetője és főrendezője, munkássága három évtizeden át meghatározta e társulat arculatát, 1972-től 1991-ig igazgatta is a teátrumot.
1958-ban a Városligetben létrehozta a 34 évig működő nyári Körszínházat, valamint a nevéhez fűződik az 1965 és 1992 között fennálló Thália Stúdió beindítása és irányítása is. 1959-től tanított a Színház- és Filmművészeti Főiskolán, amelynek 1987-től 1990-ig rektora volt. A Magyar Színházművészeti Szövetség főtitkári tisztét 1963 és 1980 között töltötte be. Maradandót alkotott színházesztétikai műveivel is, ilyenek az 1968-ban született Petőfi a Körszínházban, az 1972-ben írt A népművelő színház, az 1987-es És mi lesz a színházzal?, továbbá az 1998-ban írt Thália örök című munkája.
A hatvanas évek magyar színházművészete sok új vonást köszönhet Kazimir Károly munkásságának. Ötletgazdag rendezéseiben a színházművészet komplex eszköztárát hasznosította, nem vetve meg a szórakoztató-látványos elemeket sem. Rendezett klasszikusokat – Arisztophanészt, Shakespeare-t, Racine-t -, a „haladó nyugati” drámairodalomból Beckettet, Frischt, Hochhuthot, és új magyar színműveket is: Fejes Endre Rozsdatemető, Örkény István Tóték című művét (Kazimir érdeme, hogy Örkény színdarabot írt Tóték című kisregényéből). Olyan előadások színpadra állítása is a nevéhez fűződik, mint például Osztrovszkij Vihar, Brecht Állítsátok meg Arturo Uit, Thomas Mann Mario és a varázsló, valamint Bulgakov A Mester és Margarita című műve.
Idővel figyelme az európai színházi értékekről a világirodalom nagy mítoszai felé fordult, drámák helyett epikus alkotásokat, regényadaptációkat mutatott be. Színházi ismeretterjesztésre vállalkozott, amikor – főként a városligeti Körszínházban – megrendezte a Kalevalát, a Rámajánát, a Gilgamest, az Énekek énekét, a Karagözt, így ismertetve meg a nagyközönséggel az ősi eposzokat. Jellegzetes feldolgozásai az Ezeregy éjszaka meséi, a Gilgames és Boccaccio Dekameronja is.
A társadalomban aktív, politizáló, moralizáló színházat csinált hosszú ideig kitűnően, aztán az 1980-as évek végén gazdasági okokból kénytelen volt engedni a divatnak, és zenés produkciókat is bemutatott. Beengedte a polgári színház képviselőit is a Tháliába, noha egész addigi életműve annak igazolása, hogy van a színházművészetnek más alternatívája is. 1991-ben egészségi állapotára hivatkozva lemondott a Thália Színház vezetéséről. Abbahagyta a rendezést is, a határon túli magyar nyelvű színházak fiataljaival foglalkozott. Felesége, a népszerű tévébemondó, Takács Mária 1997-ben bekövetkezett halála után már csak kislányának szentelte életét. Operált szíve 1999. december 10-én szűnt meg dobogni.
Kazimir Károly kétszer kapott Jászai Mari-díjat, 1956-ban és 1962-ben, SZOT-díjjal jutalmazták 1964-ben. Kossuth-díjat vehetett át 1965-ben, az Érdemes Művész kitüntetést 1970-ben, a Kiváló Művész elismerést pedig 1978-ban kapta meg. 2000-ben posztumusz Budapest Főváros XIII. Kerület díszpolgára lett, 2004-ben felavatták feleségével közös emléktábláját egykori lakóhelyük falán, a Szent István parkban.
