Karl Sierek urodził się w 1952 roku w Braunau (Górna Austria). W latach 1970–1976 studiował socjologię w Uniwersytecie im. Johannesa Keplera w Linzu, uzyskując tytuł magistra nauk socjologicznych i ekonomicznych, a następnie (w latach 1977–1983) socjologię kultury i sztuki, historię sztuki oraz estetykę w uniwersytecie wiedeńskim oraz w wiedeńskiej Wyższej Szkole Sztuki Stosowanej. Pracę doktorska zatytułowaną Gartenzwerg und Sabotage. Zur Ästhetik jenseits der Kunst (Krasnal ogrodowy i sabotaż. O estetyce poza sztuką) ukończył w roku 1983. W roku 1990 uzyskał tytuł docenta w Niemieckiej Akademii Filmowej i Telewizyjnej w Berlinie.
Praca habilitacyjna z zakresu teorii filmu zatytułowana Ophüls: Bachtin. Versuch mit Film zu reden (Ophüls: Bachtin. Próba rozmowy z filmem) ukazała się w 1995 roku. W latach 1993–1996 był profesorem w uniwersytecie w Salzburgu. W roku 1996 wraz z Ruth Beckermann, Christą Blümlinger, Barbarą Eppensteiner i innymi założył Béla Balázs-Institut für Laufbildforschung (Instytut Badań Filmowych im. Béli Balázsa).
Od 1997 roku jako profesor Sierek kieruje Katedrą Historii i Estetyki Mediów w Uniwersytecie im. Fryderyka Schillera w Jenie. W latach 1999–2010 wykładał również w innych uczelniach, między innymi w paryskiej Sorbonie oraz Meiji University w Tokio.
W 2011 roku przebywał na stypendium badawczym w szanghajskim Fudan University. W 2012 roku przyznano mu status „Chercheur invite” w Kanadyjskim Centrum Studiów Niemieckich i Europejskich Uniwersytetu Montrealskiego (Centre canadien d’études allemandes et européennes – CCEAE, Université de Montréal).