Karol Maciej Szymanowski se narodil 6. října 1882 v ukrajinském městě Tymoszówka, kde jeho rodina polského původu žila od osmnáctého století. Otec Stanisław hrál na klavír a na violoncello, bratr Felix byl klavírista a sestra Stanisława Korwin-Szymanowska byla sopranistkou. Karol Szymanowski se věnoval hudbě od roku 1889. Zprvu ho vyučoval otec a od roku 1892 studoval u místního pedagoga Gustava Neuhause. Ve studiu pokračoval u dirigenta a skladatele Zygmunta Noskowského na varšavské Státní konzervatoři. V letech 1901–1905 studoval harmonii u Marka Zawirského. Pod vedením skladatele Mieczysława Karłowicze založil se svými přáteli skupinu hudebníků Mladé Polsko, která si kladla za cíl položit základy moderní polské hudby.
Po studiích žil do roku 1905 v Berlíně, kde měl možnost setkat se s německým skladatelem Richardem Straussem, který významně ovlivnil jeho tvorbu. Založil zde nakladatelství Young Polish Composers‘ Publishing Company. V letech 1911–1914 pobýval ve Vídni a zkomponoval zde jednoaktovku Hagith a dva písňové cykly Milostné písně Hafiz. Vzhledem k jeho chromému koleni nebyl vhodný pro vojenskou službu v první světové válce, a tak od roku 1914 cestoval po Evropě, kde se seznámil s několika významnými umělci a hudebními směry. V tomto období složil mnoho děl a věnoval se studiu islámské kultury, starověkého řeckého dramatu a filozofie. Rodina Szymanowských, bohaté polské šlechtické třídy, ztratila v době říjnové revoluce své panství, a tak se v roce 1920 usadila ve Varšavě. Szymanowski od roku 1926 až do důchodu působil na varšavské Státní konzervatoři jako ředitel.
Byl ovlivněn hudbou Richarda Wagnera, Richarda Strausse, Maxe Regera, Alexandra Skrjabina a impresionismem Clauda Debussyho a Maurice Ravela. Významně ho ovlivnil i jeho krajan Fryderik Chopin a polská lidová hudba. Stejně jako Chopin napsal řadu mazurek pro klavír. Inspirovala ho lidová hudba polských horalů, kterou objevil v Zakopaném na jihu Tater. Z jeho významných děl můžeme zmínit operní aktovku Hagith (1922) a operu o třech dějstvích Král Roger (1926). Z baletní tvorby má největší ohlas balet Harnasie. Věnoval se především psaní symfonií, koncertů, klavírních skladeb a cyklů písní.
Szymanowski objevil svou homosexualitu při pohledu na koupající se muže v sicilské Taormině. Jeho milencem se stal patnáctiletý ruský tanečník Boris Kočno. Věnoval mu rukopis dvousvazkového románu s homosexuálním tématem Efebos, který byl v roce 1939 zničen při požáru. Dochovala se pouze jedna kapitola, jež byla později vydána v Německu. Po roce však Kočno navázal vztah s choreografem Sergejem Ďagilevem. Mezi další Szymanovského díla s homosexuální tématikou můžeme jmenovat například operu Král Roger.
V roce 1928 vážně onemocněl akutní formou tuberkulózy, se kterou se léčil ve švýcarských sanatoriích. Přestěhoval se do Vily Atma v polském Zakopaném, kde horlivě komponoval. Velmi se zajímal o polský lidový idiom a zavázal se vytvořit polský národní styl, o což se od dob Chopina nikdo nepokusil.
V roce 1936 podstoupil další léčbu v sanatoriu v Grasse, ale již nebyla účinná. Nemoc se mu rozšířila až do krku, a nedovolila mu jíst. Zemřel ve spánku 29. března 1937 ve švýcarském sanatoriu Du Signal v Lausanne. Bylo mu 55 let. Jeho tělo bylo přivezeno zpět do Polska jeho sestrou Stanisławou. Pohřeb se uskutečnil 7. dubna 1937 v Krakově. Szymanowski je pohřbený v kryptě Kostela sv. Archanděla Michaela a sv. Stanislava na Skałce v Krakově. Po Szymanowského smrti v roce 1937 jeho přátelé navrhli udělat z Vily Atma muzeum na jeho počest, ale tohoto cíle se podařilo dosáhnout až v roce 1976, kdy dům koupil výbor „Atma“ a daroval jej Polskému národnímu muzeu.
Dne 16. listopadu 2006 přijal polský parlament usnesení pojmenovat rok 2007 „Rokem Karola Szymanowského“ na počest 125. výročí jeho narození a 70. výročí jeho úmrtí. Dne 3. října 2007 vydala Polská národní banka speciální pamětní mince s vyobrazením Szymanowského.
