Karl Kilberg je rođen u Vasangenu kao sin Gustava Kilberg i Eleonore von Essen. Njegove tetke i stric su umetnici Regina Kilberg-Bobeck Marina Kilberg i Jalmar Kilberg. Deda-Lars Vilhelm Kilberg je takodje bio umetnik.
Prvo je studirao na Tehničkom fakultetu u Stokholmu i Berlinu-arhitekturu, ali se okrenuo slikarstvu oko 1900. Studirao je neko vreme na akademiji Valand u Geteborgu kao student Carla Vilhelmsona. Njegov rad najčešće karakteriše jarke boje i često prikazuje pejzaže i figurativne kompozicije u sirovom obliku. Tokom druge polovine njegove umetničke karijere, on je stvorio niz verskih tema.
Posle 1980-te, mnoge njegove slike su prodate po visokim cenama na međunarodnim umetničkim aukcijama.
