Выдающийся азербайджанский и советский композитор, педагог, народный артист СССР Кара Караев родился 5 февраля 1918 года в Баку в семье известного врача-педиатра Абульфаза Караева и Соны Искендер гызы. Он обучался игре на фортепиано в Бакинском музыкальном техникуме, а затем в Бакинской консерватории, где его педагогами были Леопольд Рудольф (по классу композиции) и Узеир Гаджибейли (основы народной музыки).
К этому времени относятся первые композиторские опыты Караева, в которых заметно сильное влияние азербайджанского народного искусства. В 1937 году он принял участие в фольклорной экспедиции, где изучал и записывал песни ашугов и мугамы.
Через год Кара Караев поступил в Московскую консерваторию, где совершенствовал мастерство у Анатолия Александрова (композиция) и Сергея Василенко (инструментовка), а затем — у Дмитрия Шостаковича, завершив обучение в 1946 году.
Его композиторская деятельность совмещалась с активным участием в музыкальной жизни Азербайджана: Караев был художественным руководителем симфонического оркестра Бакинской филармонии, преподавателем Бакинской консерватории (в 1949-1952 годах — ректор, с 1959 года — профессор), членом Союза композиторов СССР и председателем его азербайджанского отделения. Среди учеников Кара Караева — его сын Фарадж Караев, Ариф Мирзоев, Рауф Гаджиев, Ариф Меликов, Хайям Мирзазаде, Васиф Адигезалов,Тофик Бакиханов, Франгиз Ализаде.
В 1959 году Кара Караев был избран в Азербайджанскую академию наук, в том же году за выдающиеся заслуги ему было присвоено звание народного артиста СССР. Композитор был лауреатом Государственной премии СССР (1946, опера «Родина»; 1948, симфоническая поэма «Лейли и Меджнун») и Государственной премии Азербайджанской ССР (1965), Ленинской премии (1967, балет «Тропою грома»).
Кара Караев скончался 13 мая 1982 года, он похоронен на Аллее почетного захоронения в Баку.