Carl (Philipp) wurde am 8. Mai 1745 als ältester Sohn der Eheleute Johann und Maria Antonia Stamitz in der Kirche St. Sebastian zu Mannheim getauft. Den ersten Violin- und Kompositionsunterricht erhielt er von seinem Vater. Nach dessen Tod, im Jahr 1757, studierte er bei Christian Cannabich, Ignaz Holzbauer und Franz Xaver Richter. Mit 16 Jahren wurde er als Violinist in das Hoforchester aufgenommen, allerdings entschloss er sich bereits wenige Jahre später, Mannheim zu verlassen.

Nun begann ein außerordentlich unruhiges Wanderleben, das ihn quer durch Europa führen sollte: Zunächst, 1770, ist er in Straßburg zu finden, möglicherweise besuchte er dort seinen ehemaligen Lehrer und engen Freund der Familie, Franz Xaver Richter. In den Jahren 1771 bis 1777 lebte Carl Stamitz in Paris, wo er u.a. gemeinsam mit seinem Bruder Anton in den berühmten Concerts spirituels auftrat. In dieser Zeit stand er auch in Diensten des Herzogs Louis von Noailles, der ihn zum Hofkomponisten ernannt hatte. Von Paris aus unternahm Stamitz Konzertreisen nach Wien (1772), Frankfurt (1773), Augsburg sowie erneut nach Straßburg und Wien (1774). In den Jahren 1777 bis 1779 hielt er sich in London auf, danach ist er wieder auf Reisen anzutreffen, u.a. nach Den Haag und Amsterdam. 1785 kehrte Carl Stamitz schließlich endgültig nach Deutschland zurück – allerdings ohne auch nur annähernd sesshaft zu werden. Zunächst zog es ihn nach Hamburg, bereits im Sommer des Jahres ist seine Anwesenheit am Hof in Burgsteinfurt nachgewiesen. Im darauf folgenden Jahr unternahm er eine Reise nach Berlin, wo ihm Friedrich Wilhelm von Preußen die Bezahlung aller eingesandter Kompositionen vertraglich zusicherte. 1787 stand er dann für kurze Zeit beim Fürsten Hohenlohe-Schillingsfürst in Diensten, was ihn jedoch nicht daran hinderte, Konzertreisen nach Dresden, Prag, Halle, Nürnberg, Erlangen und Braunschweig zu unternehmen. Im Winter 1789/90 ist er in Kassel als Dirigent der Liebhaberkonzerte zu finden. Die nächsten drei Jahre lebte Carl Stamitz in Greiz (Vogtland), wo er auch 1790 Maria Josepha Pilz heiratete.

Diesem Umstand ist es wohl zuzuschreiben, dass der reisende Virtuose sesshaft werden wollte und sich um eine feste Anstellung bemühte. Trotz zahlreicher Kontakte zu europäischen Fürstenhäusern gelang es ihm jedoch nicht, die gewünschte Hofkapellmeisterstelle zu erlangen. 1795 zog er schließlich mit seiner Familie nach Jena, wo er bis zu seinem Tode am 9. November 1801 als akademischer Musiklehrer an der Universität wirkte. Obwohl weltweit berühmt als Virtuose (Viola und Viola d’amore) und Komponist war es Carl Stamitz, dem übrigens Jean Paul in seinem Roman Hesperus sogar ein literarisches Denkmal setzte, nicht vergönnt, ein Leben in Wohlstand, frei von existenziellen Sorgen zu führen. Der Musiker, der sich noch in seinen letzten Lebensjahren als Alchimist versuchte, starb hoch verschuldet.

Heute in erster Linie als Sohn von Johann Stamitz bekannt, stand er zu Lebzeiten in höchstem Ansehen. Für den exzellenten Kenner der Musikszene, Christian Friedrich Daniel Schubart, war Carl Stamitz »der berühmteste Bratschist Deutschlands, und einer unsrer liebenswürdigsten Componisten. Er hat das Eigenthümliche der Bratsche tief studiert; daher spielt er dieses Instrument mit einer bisher noch nie gehörten Anmuth. – [...] Gewiß ist noch nichts Besseres für die Bratsche gesetzt worden, als er setzte. Man findet so viel Wahrheit, so viel Schönheit und Anmuth in seinen Sätzen, daß er in Deutschland, Italien, Frankreich und England allgemein als ein Zögling der Grazien anerkannt wird. Auch seine Symphonien haben ein eigenthümliches Gepräge: sie sind voll Pracht und Harmonie. Sonderlich sind seine Andante meisterhaft gerathen – eine Folge seines gefühlvollen Herzens.« (Text: Bärbel Pelker)