Родился 15 июня 1965 г. в г. Целинограде Казахской ССР (ныне Астана, Республика Казахстан).
В 1988 г. окончил Университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы (с 1992 г. - Российский университет дружбы народов) в Москве. В 1988-1989 гг. изучал современный китайский язык в Пекинском институте языка (КНР). В 1991 г. окончил Уханьский юридический университет (КНР), в 1995 г. - Казахскую государственную академию управления (ныне Университет Нархоз).
Доктор экономических наук (в 1999 г. защитил диссертацию на тему "Проблемы формирования промышленности Республики Казахстан и пути их решения: теория и практика").
В 1991 г., после окончания юридического вуза, возглавлял отдел внешних связей министерстве труда Республики Казахстан. Затем работал в республиканских и коммерческих компаниях, занимавшихся торговлей с Китаем. В 1992-1993 гг. был заместителем директора фирмы "Казахпригранторг". В 1992-1993 гг. - старший экономист представительства Министерства внешних экономических связей Казахстана и заместитель директора республиканского внешнеторгового объединения "Казахинторг" в г. Урумчи (КНР).
В 1993-1994 гг. - заместитель директора по внешнеэкономической деятельности товарищества с ограниченной ответственностью "Акцепт", которое занималось поставками китайских товаров в Казахстан (владелец - Нурлан Каппаров, с 1999 г. - вице-министр энергетики, индустрии и торговли Республики Казахстан).
В 1994-1995 гг. Карим Масимов занимал должность исполнительного директора Казахского торгового дома в Гонконге.
Затем перешел в банковскую сферу. С 1995 г. по 1996 г. был председателем правления ЗАО "Алма-Атинский торгово-финансовый банк", среди основателей которого были зять президента Казахстана Нурсултана Назарбаева Тимур Кулибаев и Нурлан Каппаров.
В 1996-1997 гг. исполнял обязанности председателя правления "Туранбанка". В 1997-2000 гг. был председателем правления ОАО "Народный сберегательный банк Казахстана".
С 2000 г. по 2001 г. - министр транспорта и коммуникаций Республики Казахстан (РК).
В 2001-2003 гг. занимал пост заместителя премьер-министра Казахстана Касымжомарта Токаева, затем - Имангали Тасмагамбетова.
С 2003 г. по 2006 г. был помощником президента республики Нурсултана Назарбаева (координировал работу протокола президента, Центра внешней политики, отдела социально-экономического анализа и Центра системных исследований, курировал внешнеполитические вопросы).
В январе 2006 г. назначен первым заместителем премьер-министра РК Даниала Ахметова. С апреля по октябрь 2006 г. занимал пост заместителя премьер-министра - министра экономики и бюджетного планирования, с октября 2006 г. - заместитель премьер-министра Казахстана.
10 января 2007 г. указом президента Казахстана Нурсултана Назарбаева назначен премьер-министром республики (сменил Даниала Ахметова). 8 апреля 2011 г. вновь назначен главой правительства (после президентских выборов в Казахстане). Возглавлял кабинет министров до 2012 г.
С сентября 2012 г. - руководитель администрации президента Республики Казахстан Нурсултана Назарбаева. Затем, с января по апрель 2014 г. временно исполнял обязанности государственного секретаря республики.
2 апреля 2014 г. Карим Масимов во второй раз был назначен премьер-министром Республики Казахстан, сменив на этом посту Серика Ахметова. 29 апреля 2015 г., после президентских выборов в республике, вновь возглавил правительство.
8 сентября 2016 г. указом президента страны освобожден от должности премьер-министра страны и назначен председателем Комитета национальной безопасности Казахстана. 12 июня 2019 г. вновь назначен на эту должность.
Отправлен в отставку 5 января 2022 г. на фоне массовых беспорядков в республике. Новым руководителем комитета в тот же день был назначен бывший начальник Службы государственной охраны Ермек Сагимбаев.
6 января 2022 г. Карим Масимов был задержан спецслужбами Казахстана по подозрению в государственной измене (ст. 175 ч. 1 УК Казахстана). В отношении него также велось расследование по статье о насильственном захвате власти, превышении должностных полномочий, в его действиях были установлены многочисленные признаки коррупции. 7 ноября Генеральная прокуратура республики передала уголовное дело в отношении Масимова в суд.
24 апреля 2023 г. Специализированный межрайонный суд по уголовным делам г. Астаны признал Карима Масимова виновным в государственной измене, насильственном захвате власти, превышении должностных полномочийк и приговорил его к 18 годам лишения свободы с конфискацией имущества и пожизненным лишением права занимать должности на госслужбе.
Президент (2016-2020), почетный президент (2020 - н. в.). Казахстанской федерации триатлона.
Награжден орденами "Курмет" (2004), "Первый президент Казахстана - Лидер нации Нурсултан Назарбаев"(2010) и Дружбы народов (Белоруссия; 2015).
Почетный доктор Российского университета дружбы народов (2007).
Владеет английским, китайским и арабским языками.
Женат. Супруга - Дилярам Азатовна Масимова. Трое детей.
Увлекается восточными единоборствами.