Rodil se je očetu Karlu, čevljarskemu mojstru in materi Uršuli roj. Sancin kot eden izmed osmih otrok. V Trstu je končal realko in aktivno sodeloval v organizaciji TIGR. Prvič se je italijanskim oblastem umaknil v Ljubljano leta 1919, se leta 1925 vrnil v Trst in služil vojsko v Firencah. Po vrnitvi iz vojske je v Trstu nadomeščal urednika pri tržaški Edinosti, sodeloval v Ženskem svetu in bil glavni urednik prvih številk glasila Zveze mladinskih društev Naš glas. Leta 1928 pa je pred vse hujšim pritiskom fašizma emigriral v Ljubljano, kjer je delal kot novinar in urednik, v časopisni hiši Jutro je bil redaktor kulturne rubrike. Od 1929 se je ukvarjal s fotografijo. Leta 1948 se je preselil na Reko in tam vodil fotografske oddelke različnih ustanov.
Že v mladosti se je posvetil literaturi, pisal je v štirih jezikih: v slovenskem, italijanskem, srbohrvaškem in kasneje svoje novele in eseje tudi v esperantu. Okoli leta 1923 je pričela nastajati njegova zbirka pesnitev Večna plamenica, ki jo je občasno dopolnjeval skozi vse svoje življenje in je postala del večje zbirke poezij, ki nosi naslov Lirika. Objavljal je v Ljubljanskem zvonu (1924-1928), v tržaškem Ženskem svetu in v Našem glasu. V nemščini napisan odlomek njegove poezije je bil objavljen v avantgardni reviji Herwartha Waldena Der Sturm, januarja 1929. Napisal je tudi roman Dva, ki je skrajšan izšel pod naslovom Zapiski Borisa Molana v ilustrirani tedenski prilogi časnika Jutro, Življenje in svet, leta 1933.
Poleg novinarstva in literature se je celo življenje ukvarjal s fotografijo in je eden od pionirjev barvne fotografije na Slovenskem. Objavil je številne članke in dve knjigi o fotografiji. Že leta 1915 je dobil svoj prvi fotografski aparat, Kodakov Pocket box, s katerim je nastal njegov prvi ohranjen avtoportret (1916). Zaradi vojne in povojnih socialnih in političnih stisk se je ponovno posvetil fotografiji šele, ko se je proti koncu dvajsetih let nastanil v Ljubljani. Novinarsko delo v Ljubljani ga je povezalo z Lojzetom Pengalom, s katerim sta ustanovila The Balkan Photo Service. Na njuno pobudo je bil leta 1931 ustanovljen Fotoklub Ljubljana. Karlo je poleg aktivnega tajniškega dela načrtoval tečaje, bil je predavatelj, pobudnik fotografskih izletov, pisal je Kroniko o klubskem delu, objavljal v slovenskih časnikih in urejal fotografske rubrike. Bil je med organizatorji mednarodnih fotografskih in klubskih razstav, član žirij in pisec teoretičnih razprav o fotografiji. To je bil čas, ki so ga poimenovali »zlata doba slovenske fotografije«. V času pred drugo svetovno vojno je bil najbolj znan po portretih, krajinah in ženskih aktih. Njegove slike so bile opažene na številnih razstavah, povzete v katalogih in tudi nagrajene. Po drugi svetovni vojni so obnovili delo Zveze slovenskih fotoamaterskih društev (ZSFAD) in Fotokluba Ljubljana ob aktivnem sodelovanju Lojzeta Pengala in Karla Kocjančiča, vendar zaviralne družbene in materialne razmere niso omogočile vrnitve v stare čase. Zadnje dejanje FKL je bila »Razstava umetniške, znanstvene in dokumentarne fotografije« januarja 1947 v Jakopičevem paviljonu.
Marca 1948 je sprejel mesto fotoreporterja v Generalni direkciji trgovske mornarice na Reki, kjer se je dokončno posvetil fotografiji kot poklicni dejavnosti. Kmalu po prihodu na Reko se je povezal s tamkajšnjo fotoamatersko organizacijo. Ponovil je zgodbo o uspehu in prispeval vse svoje izkušnje, znanje in voljo k postopnemu kakovostnemu razvoju organizacije. Zaradi reorganizacije pomorskega ministrstva in njegovih ustanov okoli leta 1950, se je zaposlil v Severnojadranskem inštitutu zagrebške Akademije znanosti in umetnosti, kjer je ostal do upokojitve leta 1964. Njegova fotografska delavnica, je bila zanimivo intelektualno križišče. Tja so prihajali slovenski in hrvaški prijatelji: književnik Drago Gervais, arhitekt Zdenko Sila, igralec Veljko Maričić, strokovnjak za mednarodno pomorsko pravo dr. Milan Trampuž, igralec in slikar Ermano Švara, reški slikarji in kiparji Žunić, Uzorinac, Mitrović in Čikoš, direktor Narodne galerije na Reki Boris Vižintin ter nekateri stari tržaški prijatelji, Ferdo Delak, Drago Pahor in reporter Mario Magajna.
Tudi na Reki Karlo Kocjančič ni opustil književnega dela. V slovenščini je pisal krajše pesmi, dnevnike, prozne sestavke, črtice, krajše dramske tekste. Med daljšimi teksti velja omeniti potopisno delo Veter med otoki (1960) in filozofsko razpravo Na zaključkih (1962). Od leta 1963 dalje je začel nastajati nov opus v esperantu. Zadnja leta je tudi dnevnik pisal le še v esperantu.
Novinar, fotograf in književnik Karlo Kocjančič je bil tudi veslač in pionir slovenskega turnega kajakaštva. Njegova potovanja s kajakom po Jadranu so bila opažena in zabeležena v tisku in so bogato fotografsko dokumentirana.
Pokopan je na ljubljanskih Žalah, kjer počiva skupaj s svojo ženo Ano in materjo Uršulo.
Pomembnejša dela:
K. Kocjančič: Pot v fotografijo. Ljubljana, Mladinska knjiga, 1948
K. Kocjančič: Pot v novo fotografijo. Ljubljana, Državna založba Slovenije, 1960
Karlo Kocjančič, 1901-1970: književnik in fotograf. Ljubljana, Arhitekturni muzej Ljubljana, 1998
Kocjančič, Karlo. Primorski slovenski biografski leksikon, 8. snopič, str. 87-88. Gorica, Goriška Mohorjeva družba, 1982