Karl Wagner studierte Philosophie und Germanistik an der Universität Wien, wo er auch 1911 promovierte. Seit 1909 im Dienst der Stadt Wien wurde er im Jänner 1912 den Städtischen Sammlungen zugeteilt. In seiner Studienzeit gehörte Wagner einer Burschenschaft an, in der Zeit des Austrofaschismus war er Mitglied in der Vaterländischen Front. Von 1938 an war er Mitglied im Reichsbund der Deutschen Beamten und der Nationalsozialistischen Volkswohlfahrt, trat aber weder der NSDAP bei, noch war er Parteianwärter. Nach der zwangsweisen Pensionierung des als unzuverlässig geltenden Direktors der Städtischen Sammlungen / Historisches Museum der Stadt Wien, Oskar Katann, im November 1938 übernahm Wagner, der bis dahin die Stelle des stellvertretenden Direktors innegehabt hatte, dessen Position. Seine schriftliche Ernennung erfolgte am 27. Juni 1939. In der politischen Beurteilung der NSDAP wurde er als "in Einklang zu Partei und Staat" befindlich beschrieben. Wohl deshalb konnte er, obgleich nicht Parteimitglied, seine Funktion auch bis zum Ende der NS-Herrschaft und darüber hinaus bis zu seiner Pensionierung am 1. September 1949 ausüben. Wagner bemühte sich sehr um den Erwerb von Objekten aus ehemals jüdischem Besitz. In einem Schreiben an den Bürgermeister der Stadt Wien vom Jänner 1939 betonte er, dass "durch die jüdische Abwanderung eine Bewegung in den Kunstmarkt gekommen" sei, "wie wohl seit der Klosteraufhebung 1782 nicht wieder", und sich somit eine "günstige Gelegenheit" ergeben würde. So forderte er Kunstgegenstände aus "arisierten" Sammlungen wie z. B. jenen von Oscar Bondy, Leopold Weinstein, Ferdinand Bloch-Bauer und Serena Lederer an und nützte in anderen Fällen die Zwangslage von Jüdinnen und Juden aus, um billig Objekte für die Städtischen Sammlungen zu erwerben. In den Jahren bis 1945 wurden auch immer wieder Objekte von der Verwaltungsstelle für jüdisches Umzugsgut der Gestapo (Vugesta) durch Schenkung oder Ankauf erworben und von Julius Fargel, einem Gemälderestaurator der Städtischen Sammlungen und Schätzmeister der Vugesta, dem Museum geschenkt. Dabei musste klar sein, dass diese Objekte aus jüdischem Besitz stammten. Wagner dachte aber nicht nur an die Erweiterung der Sammlungen, sondern auch ganz im Sinne der nationalsozialistischen Rassen- und Kulturpolitik. Im Falle des Erwerbs von Bildern des jüdischen Malers Wilhelm Viktor-Krausz argumentierte er, dass Werke jüdischer Künstler, "deren Malweise und Auffassung wir heute ablehnen", im Eigentum deutscher Sammlungen nicht unwichtig seien, weil mit ihnen Ausstellungen, "sei es antisemitischer Tendenz, sei es kunsterzieherischer Art", veranstaltet werden könnten und diese Bilder nicht "dem Auslandsjudentum für propagandistische und jüdisch-chauvinistische Ausstellungen" zur Verfügung stehen sollten. In seiner Direktionszeit war Wagner des Weiteren auch für die Bergungen der Museumsbestände während des Krieges verantwortlich und nach Kriegsende für die Rückbergungen und der Behebung der entstandenen Schäden. Da er sein Amt bis zu seiner Pensionierung 1949 ausüben konnte, war Wagner auch mit den ersten Rückstellungsforderungen von überlebenden Jüdinnen und Juden konfrontiert. Dabei versuchte er nach Kräften die Forderungen als ungerechtfertigt und die seinerzeitigen Erwerbungen als vollkommen rechtmäßig darzustellen. Im Falle des Erwerbes eines Biedermeier-Schlafzimmers von Stefan Poglayen-Neuwall, bei dem Wagner sein Wissen über die jüdischen Wurzeln der Familie ausgenutzt und Poglayen-Neuwall gedroht hatte, dass es "nur von ihm abhinge, auf welche Weise er die Möbel in den Besitz des Museums brächte", bestritt Wagner den Zwangscharakter des Verkaufes und die Rechtmäßigkeit einer Nachzahlung und verweigerte auch jede Kulanzlösung. Bei zwei Vorladungen bei der "Property Control Sub-Section" im Februar und Mai 1947 behauptete Wagner, dass die Städtischen Sammlungen in der NS-Zeit außer den vom Denkmalamt zugewiesenen Objekten niemals Kunstgegenstände aus "erwiesenen jüdischem Besitz" angekauft hätten und Sicherstellungen nur erfolgt seien, um einem Verschleudern von jüdischem Eigentum entgegenzuwirken. Am 1. September 1949 wurde Karl Wagner pensioniert und mit allen Ehren aus seinem Amt verabschiedet.