Karl d'Angelo est le fils de l'imprimeur Anton Karl Eduard Gustav d'Angelo et de son épouse Albertine Braun. Jusqu'en 1905, il suit le Dom-Gymnasium à Worms, puis intègre des écoles techniques et de journalisme à Leipzig et à Berlin.
Après son service militaire (1912-1913) et sa participation à la Première Guerre mondiale, où il reçoit la Croix de fer de 2eclasse, il est démis de ses fonctions en de lieutenant de réserve de la Deutsches Heer. Il reprend l'imprimerie paternelle et le journal local Osthofener Zeitung. Il prend part à l'opposition de l'occupation de la Ruhr et est condamné de 1919 à 1923 à trois reprises pour sabotage, notamment à deux ans de prison. Il n'y va pas en raison d'une amnistie. Il acquiert une imprimerie de livres à Worms. Karl d'Angelo, de confession catholique, se marie à Luise Scherach.
Le , il rejoint le NSDAP (numéro de membre 21 616) et le , la SS (numéro de membre 2 058). Le , il reçoit le grade de SS-Sturmführer et, plus tard, l'insigne d'honneur en or du parti.
Le , il est nommé SS-Sturmbannführer. Au printemps 1933, il devient chef du camp de concentration d'Osthofen (à partir du au rang de SS-Obersturmbannfuhrer). Le , après la dissolution de ce camp, il est nommé Schutzhaftlagerführer du camp de concentration de Dachau. En raison de la clémence excessive, du manque d'intérêt et des manquements dans la politique du personnel, notamment de la clémence pour les membres de la SS de Hesse, il est licencié par Theodor Eicke le et renvoyé pour inaptitude le . En , il est assigné par la direction à l'école de la police de Pretzsch.
Le , il est nommé par Heinrich Himmler directeur de la police par intérim à Cuxhaven. Selon des informations communiquées par l'officier du personnel du chef de l'Ordnungspolizei, le conseiller ministériel Pohlmann, le , il est initialement destiné à diriger un commissariat de police plus petit, mais il est nommé directeur à Heilbronn le . Il est ensuite nommé, le , à la fonction publique.
Lors de son service à Heilbronn, il assiste au bombardement de la ville, le , qui tue 6 500 personnes et détruit tout le centre-ville. En 1946, un article du Heilbronner Stimme(de) et le KreisleiterRichard Drauz(de) l'accusent de «quitter la ville nuit après nuit» au lieu de «se rendre aux postes de commandement et de s'acquitter de son devoir». Il est considéré comme l'un des principaux responsables du fait que la ville ne fut pas évacuée et laissée sans mesures de défense aérienne appropriées.
Il est probable qu'il se soit suicidé le . Son corps est retrouvé le suivant dans le Rhin à Gernsheim.
