Narodil sa vo Viedni. Študoval na učiteľskom ústave v Hradci Královém, hru na husle a spev v Prahe, hudobnú vedu a dejiny umenia v Bratislave.
V roku 1924 odišiel z Čiech na Slovensko do Martina, kde sa v Národopisnom odbore Matice slovenskej podieľal na rozsiahlom etnogragfickom výskume. Na celom území Slovenska Plicka zapísal asi 40 tisíc piesní a rozdelil ich na oblasti podľa štyroch dialektov, mnohé z nich objavil. Popri zberateľskej práci fotografoval. Napísal scenár k filmu Jánošík, ktorý režíroval Martin Frič. Bol spoluzakladateľom FAMU v Prahe (1945).
V roku 1937 vyšla Plickovi obrazová kniha Slovensko a o tri roky ďalšia s názvom Praha ve fotografii, v ktorej uverejnil obrázky z obdobia okupácie Čiech. Za celovečerný film Zem spieva získal v roku 1934 na medzinárodnom filmovom festivale v Benátkach cenu Zlatý pohár mesta Benátok.
Po odchode do dôchodku v roku 1951 Karel Plicka naďalej tvoril, organizoval výstavy,učil na FAMU, pôsobil v Slovenskej filmovej spoločnosti a v Medzinárodnej organizácii pre etnografický a sociologický film. Zomrel 6. mája 1987 v Prahe.
