Estudià a l’Acadèmia d’Arquitectura de Berlín i entre el 1803 i el 1805 visqué a París i també viatjà per Itàlia. Plasmà les seves impressions d’aquests anys d’estudi a l’estranger en Karl Friedrich Schinkel - Reisen nach Italien. Com a arquitecte, les seves primeres obres s’insereixen dins el moviment neogòtic, que més tard abandonà pel neoclassicisme. En totes elles, però, sempre mostrà una preocupació per la funcionalitat. Primer arquitecte del Ministeri d’Obres Públiques del govern prussià (1810), projectà, entre altres edificis, el Teatre del Gendarmenmarkt (1818-21) i l’Alte Museum (1822-30), tots dos a Berlín. Fou també pintor i autor de diorames i escenografies. La seva concepció didàctica del teatre i de l’òpera el portà a crear una decoració alhora monumental i simplificada, moltes vegades reduïda a un llenç al fons de l’escenari, que permetés la mobilitat dels actors i la màxima visibilitat, motiu pel qual defensà també la construcció d’un fossat per a l’orquestra. Projectà decorats per a una cinquantena d’òperes, ballets i obres de teatre, i tingueren un gran ressò els realitzats per a La flauta màgica (1816). Les idees de Schinkel influïren els escenògrafs germànics de la generació següent.