Ģimene un izglītība K. G. Grass ir plaši sazarotas dzimtas pēctecis, kas Vidzemē zināma no 18. gs. sākuma. K. G. Grasa dzimtas sencis Pēteris Grass (Peter Grass) Vidzemē ieradās ap 1700. gadu. Viņš bija muižas pārvaldnieks Madlienas pusē. K. G. Grasa tēvs Karls Johans Grass (Karl Johann Grass) studēja teoloģiju Jēnas Universitātē (Universität Jena), kur iepazinās ar luterānisma kustību – piētismu. Pēc studijām atgriezies dzimtenē, K. G. Grasa tēvs kļuva par Dzērbenes mācītāju (no 1764). Vēsturē viņš ir pazīstams kā apgaismības kustības pārstāvis Latvijas teritorijā, kurš zināja latviešu valodu, atbalstījis hernhūtiešus, vācis latviešu tautasdziesmas.
K. G. Grass ir vecākais no pieciem bērniem ģimenē. Vispirms viņš mācījās mājās pie tēva, pēc tam – Rīgas Ķeizariskajā licejā (Kaiserliches Lyzeum zu Riga, 1782–1786). Tajā vairākus priekšmetus pasniedza liceja konrektors Johans Kristofs Broce (Johann Christoph Brotze), viņa desmit sējumu manuskriptā “Dažādu Vidzemes pieminekļu, skatu, monētu, ģerboņu u. c. krājums” (Sammlung verschiedener Liefländischer Monumente, Prospecte, Münzen, Wappen etc., 1771–1818; pazīstams arī ar nosaukumu “Monumente”) ir ievietots K. G. Grasa zīmējums “Skats uz Dzērbenes baznīcu un tās apkārtni” (Die Serbensche Kirche mit der umliegenden Gegend, 1786).
18. un 19. gs. mācītāju dēli no Kurzemes un Vidzemes bieži studēja teoloģiju, lai varētu turpināt tēva darbu un pārņemt tēva draudzi un dzimtas mājvietu – mācītājmuižu. K. G. Grass sekoja tēva pēdās un 1786. gadā devās apgūt teoloģiju uz Jēnu. Ceļā gūtie iespaidi Berlīnē un jo īpaši Drēzdenē veicināja viņa interesi par tēlotāju mākslu. Studijas Jēnā viņš uzsāka 1787. gada pašā sākumā (matrikula izsniegta 05.01.1787.). 1789. gadā K. G. Grass gatavojās studijas turpināt Getingenā, bet, uzzinot, ka Frīdrihs Šillers (Johann Christiph Friedrich von Schiller) sāks darbu Jēnas Universitātē, viņš izvēlējās palikt Jēnā. Nav dokumentu, kas apliecinātu K. G. Grasa studiju pārtraukšanu vai sekmīgu absolvēšanu.
1790. gadā K. G. Grass no Jēnas devās ceļojumā uz Itāliju, bet viņa ceļojums beidzās jau Šveicē. Pēc ceļojuma K. G. Grass atgriezās Rīgā, kur aizvadīja piecus gadus (1791–1796), pelnot iztiku kā mājskolotājs. K. G. Grasam šajā laika bija dilemma – kalpot par mācītāju, izpildot pienākumu pret tēvu, ģimeni un sabiedrību, vai būt brīvam un radošam cilvēkam.
Rīgas neformālajā sabiedriskajā dzīvē K. G. Grasam vistuvākais ir “Praviešu klubs” (Prophetenklub), brīvību mīlošu un apgaismības idejām tuvu intelektuāļu grupa, ar kuru kontakti bija sākušies jau 1786. gadā. Klubu raksturoja gan priekšlasījumi un nopietni disputi par aktuālo literatūrā un sabiedriskajās norisēs, gan bohēma. Darbība klubā rosināja K. G. Grasa draugu Garlību Merķeli (Garlieb Helwig Merkel) uzsākt darbu pie grāmatas “Latvieši, sevišķi Vidzemē, filozofiskā gadsimta beigās” (Die Letten vorzüglich in Liefland, am Ende des philosophischen Jahrhunderts, 1796). Dzīvojot Rīgā, K. G. Grass ieguva draugu – mājskolotāju Johanu Vilhelmu Krauzi (Johann Wilhelm Krause), vēlāko Tērbatas Universitātes (mūsdienās Tartu Universitātes, Tartu Ülikool) profesoru.
1796. gada sākumā K. G. Grass tika apstiprināts par mācītāju Suntažu draudzē, tomēr viņš atteicās no teoloģijas un turpmāko dzīvi veltīja radošajai darbībai, dodoties prom no dzimtenes uz Romu. Pirms tam, no 1796. līdz 1803. gadam, K. G. Grass dzīvoja Šveicē, kur rakstīja dzeju, ceļojuma piezīmes un gleznoja. Cīrihē viņš sadarbojās ar Šveices ainavu gleznotāju Ludvigu Hesu (Ludwig Hess). K. G. Grass arī bija dzejnieka Johana Gaudenca fon Zalisa-Zēvisa (Johann Gaudenz von Salis-Seewis) viesis Kūrā.
1803. gada nogalē K. G. Grass aizceļoja uz Itāliju, kur par viņa pastāvīgo dzīves vietu kļuva Roma. Tur pavadītais laiks (1803–1814) viņa radošajā darbībā bija visnozīmīgākais, jo K. G. Grass pilnībā pievērsās literatūrai un mākslai. Lai gūtu ienākumus gleznošanai, viņš nodarbojās ar rakstniecību – vairākiem izdevumiem iesūtīja korespondences par notikumiem Itālijā, mākslas pasaulē, par saviem ceļojumiem, rakstīja arī prozu un dzeju. Dzīvojot Romā, K. G. Grass iekļāvās mākslas pasaulē, kurā bija daudz no Eiropas ieceļojušu pazīstamu mākslinieku. Satikšanās ar vācu Minhenes skolas mākslinieku Johanu Dillisu (Johann Georg Dillis) ļāva viņam papildināt iemaņas glezniecībā. K. G. Grasa vēstules māksliniekam J. Dillisam ar virsrakstu “Saglabājušās Karla Grasa vēstules” (Hinterlassene Briefe von Carl Graß) ir publicētas laikraksta Morgenblatt für gebildete Stände pielikumā Kunst-Blatt (no 1826. gada aprīļa). Šajā laikā K. G. Grass nezaudēja sakarus arī ar dzimteni, par to liecina gan viņa sarakste, gan kontakti ar Romā ieceļojušiem baltiešiem.
1812. gadā K. G. Grass salaulājas ar atraitni Antoniju Mariju Grasi (Maria Antonia Grassi), ģimenē piedzima dēls Gustavs. 1814. gada oktobrī K. G. Grass aizgāja mūžībā.