Fils d'Emil et d'Anna Doenitz, Karl Doenitz est né à Berlin le 16 septembre 1891. Après ses études, il s'enrôle comme cadet de la marine dans la Kaiserliche Marine (marine impériale allemande) le 4 avril 1910 et est promu aspirant de marine année plus tard. Officier doué, il a passé ses examens et a été nommé sous-lieutenant par intérim le 23 septembre 1913. Affecté au croiseur léger SMS Breslau, Doenitz a été mis en service en Méditerranée dans les années précédant la Première Guerre mondiale. L'affectation du navire était due au désir de l'Allemagne d'avoir une présence dans la région après les guerres des Balkans..
Avec le début des hostilités en août 1914, Breslau et le SMS du croiseur de bataille Goeben ont reçu l'ordre d'attaquer les navires alliés. Empêchés de le faire par les navires de guerre français et britanniques, les navires allemands, sous le commandement du contre-amiral Wilhelm Anton Souchon, ont bombardé les ports français algériens de Bône et Philippeville avant de se tourner vers Messine pour se recharger. Au départ du port, les navires allemands ont été chassés à travers la Méditerranée par les forces alliées.
Entrant dans les Dardanelles le 10 août, les deux navires ont été transférés à la marine ottomane, mais leurs équipages allemands sont restés à bord. Au cours des deux années suivantes, Doenitz a servi à bord en tant que croiseur, maintenant connu sous le nom de Midilli, opéré contre les Russes en mer Noire. Promu premier lieutenant en mars 1916, il est placé aux commandes d'un aérodrome des Dardanelles. Lassé de cette mission, il a demandé un transfert au service sous-marin qui lui a été accordé en octobre.
Affecté comme officier de quart à bord U-39, Doenitz a appris son nouveau métier avant de recevoir le commandement de UC-25 en février 1918. En septembre, Doenitz retourne en Méditerranée en tant que commandant de UB-68. Un mois après son nouveau commandement, le sous-marin de Doenitz a subi des problèmes mécaniques et a été attaqué et coulé par des navires de guerre britanniques près de Malte. S'échappant, il a été sauvé et est devenu prisonnier pendant les derniers mois de la guerre. Emmené en Grande-Bretagne, Doenitz a été détenu dans un camp près de Sheffield. Rapatrié en juillet 1919, il revient en Allemagne l'année suivante et cherche à reprendre sa carrière navale. Entré dans la marine de la République de Weimar, il est nommé lieutenant le 21 janvier 1921.
Passant aux torpilleurs, Doenitz gravit les échelons et fut promu lieutenant-commandant en 1928. Devenu commandant cinq ans plus tard, Doenitz fut placé aux commandes du croiseur. Emden. Un navire-école pour les cadets de la marine, Emden conduit des croisières mondiales annuelles. À la suite de la réintroduction de sous-marins dans la flotte allemande, Doenitz fut promu capitaine et reçut le commandement de la 1ère flottille de sous-marins en septembre 1935, qui comprenait: U-7, U-8, et U-9. Bien qu'initialement préoccupé par les capacités des premiers systèmes de sonar britanniques, tels que ASDIC, Doenitz est devenu l'un des principaux défenseurs de la guerre sous-marine.
En 1937, Doenitz a commencé à résister à la pensée navale de l'époque qui était basée sur les théories de la flotte du théoricien américain Alfred Thayer Mahan. Plutôt que d'employer des sous-marins pour soutenir la flotte de combat, il a préconisé de les utiliser dans un rôle de raid purement commercial. En tant que tel, Doenitz a fait pression pour convertir toute la flotte allemande en sous-marins car il pensait qu'une campagne dédiée au naufrage des navires marchands pourrait rapidement mettre la Grande-Bretagne hors de toute guerre future..
Réintroduisant la chasse de groupe, les tactiques de «meute de loups» de la Première Guerre mondiale et appelant à des attaques de nuit contre les convois, Doenitz pensait que les progrès de la radio et de la cryptographie rendraient ces méthodes plus efficaces que par le passé. Il a entraîné sans relâche ses équipages en sachant que les sous-marins seraient la principale arme navale de l'Allemagne dans tout conflit futur. Ses opinions l'ont souvent mis en conflit avec d'autres chefs de la marine allemande, comme l'amiral Erich Raeder, qui croyait en l'expansion de la flotte de surface de la Kriegsmarine.
Promu commodore et commandant de tous les sous-marins allemands le 28 janvier 1939, Doenitz commença à se préparer à la guerre alors que les tensions avec la Grande-Bretagne et la France augmentaient. Avec le déclenchement de la Seconde Guerre mondiale en septembre, Doenitz ne possédait que 57 sous-marins, dont seulement 22 étaient des Type VII modernes. Empêché de lancer pleinement sa campagne de raids commerciaux par Raeder et Hitler, qui souhaitaient des attaques contre la Royal Navy, Doenitz a été contraint de se conformer. Alors que ses sous-marins ont réussi à couler le porte-avions HMS Courageux et les cuirassés HMS Chêne royal et HMS Barham, ainsi que d'endommager le cuirassé HMS Nelson, des pertes ont été encourues car les cibles navales ont été plus fortement défendues. Ceux-ci ont encore réduit sa flotte déjà petite.
Promu contre-amiral le 1er octobre, ses sous-marins poursuivent leurs attaques contre des cibles navales et marchandes britanniques. Devenu vice-amiral en septembre 1940, la flotte de Doenitz commença à se développer avec l'arrivée d'un plus grand nombre de Type VII. En concentrant ses efforts contre le trafic marchand, ses sous-marins ont commencé à endommager l'économie britannique. Coordonnant les sous-marins par radio à l'aide de messages codés, les équipages de Doenitz coulèrent des quantités croissantes de tonnage allié. Avec l'entrée des États-Unis dans la guerre en décembre 1941, il a lancé l'opération Drumbeat qui visait le transport maritime allié au large de la côte est.
Commençant avec seulement neuf sous-marins, l'opération a remporté plusieurs succès et mis en évidence le manque de préparation de la marine américaine pour la guerre anti-sous-marine. En 1942, alors que de plus en plus de sous-marins se joignaient à la flotte, Doenitz était capable de mettre pleinement en œuvre sa tactique de meute de loups en dirigeant des groupes de sous-marins contre les convois alliés. Infligeant de lourdes pertes, les attaques ont provoqué une crise pour les Alliés. Alors que la technologie britannique et américaine s'améliorait en 1943, ils commencèrent à avoir plus de succès dans la lutte contre les sous-marins de Doenitz. En conséquence, il a continué à faire pression pour de nouvelles technologies sous-marines et des conceptions de sous-marins plus avancées.
Promu grand amiral le 30 janvier 1943, Doenitz remplace Raeder comme commandant en chef de la Kriegsmarine. Avec des unités de surface limitées restantes, il comptait sur elles comme une «flotte en être» pour distraire les Alliés tout en se concentrant sur la guerre sous-marine. Pendant son mandat, les concepteurs allemands ont produit certains des modèles de sous-marins les plus avancés de la guerre, y compris le Type XXI. Malgré les poussées de succès, alors que la guerre progressait, les sous-marins de Doenitz ont été lentement chassés de l'Atlantique alors que les Alliés utilisaient le sonar et d'autres technologies, ainsi que des interceptions radio ultra, pour les traquer et les couler..
Les Soviétiques approchant de Berlin, Hitler se suicida le 30 avril 1945. Dans son testament, il ordonna à Doenitz de le remplacer comme chef de l'Allemagne avec le titre de président. Un choix surprise, on pense que Doenitz a été choisi car Hitler pensait que la seule marine lui était restée fidèle. Bien que Joseph Goebbels ait été désigné pour être son chancelier, il s'est suicidé le lendemain. Le 1er mai, Doenitz choisit le comte Ludwig Schwerin von Krosigk comme chancelier et tenta de former un gouvernement. Basée à Flensburg, près de la frontière danoise, le gouvernement de Doenitz a travaillé pour assurer la loyauté de l'armée et a encouragé les troupes allemandes à se rendre aux Américains et aux Britanniques plutôt qu'aux Soviétiques.
Autorisant les forces allemandes du nord-ouest de l'Europe à se rendre le 4 mai, Doenitz ordonna au colonel général Alfred Jodl de signer l'instrument de reddition inconditionnelle le 7 mai. Non reconnu par les Alliés, son gouvernement cessa de régner après la reddition et fut capturé à Flensburg en mai. 23. Arrêté, Doenitz était considéré comme un fervent partisan du nazisme et d'Hitler. En conséquence, il a été inculpé comme un grand criminel de guerre et jugé à Nuremberg.
Là-bas, Doenitz a été accusé de crimes de guerre et de crimes contre l'humanité, liés en grande partie à l'utilisation de la guerre sous-marine sans restriction et à l'ordonnance d'ignorer les survivants dans l'eau. Condamné pour avoir planifié et mené une guerre d'agression et commis des crimes contre les lois de la guerre, il a écopé de la peine de mort car l'amiral américain Chester W. Nimitz a fourni un affidavit à l'appui d'une guerre sous-marine sans restriction (qui avait été utilisée contre les Japonais dans le Pacifique) et en raison de l’utilisation britannique d’une politique similaire dans le Skagerrak.
En conséquence, Doenitz a été condamné à dix ans de prison. Incarcéré à la prison de Spandau, il a été libéré le 1er octobre 1956. Retraité à Aumühle dans le nord de l'Allemagne de l'Ouest, il s'est concentré sur l'écriture de ses mémoires dans Dix ans et vingt jours. Il est resté à la retraite jusqu'à sa mort le 24 décembre 1980..