Urodzony w Łodzi. Jego ojciec, Karol Hiller, pochodził z rodziny tkaczy przybyłych do Łodzi prawdopodobnie z Dolnego Śląska w I poł. XIX w.
W 1903 r. Hiller rozpoczą edukację rosyjskiej Łódzkiej Szkole Rzemieślniczo- Przemysłowej, którą ukończył w 1910 r. Już w tym okresie Hiller wykazuje szczególne uzdolnienia artystyczne, o czym świadczą nie tylko doskonałe oceny z kaligrafii, kreślenia i rysunku, ale także epizod przywołany we wspomnieniach jego szkolnego kolegi, Adolfa Gutke, który przywołuje obchodzony w szkole jubileusz Gogole [1907-1908] i wykonaną z tej okazji przez Karola płaskorzeźbę biustu Gogola, która spotkała się z powszechnym aplauzem uczniów i nauczycieli.
Po ukończeniu szkoły średniej wyjechał do Wyższej Szkoły Technicznej w Darmstadt [Niemcy]. Jako studenta kierunku chemii wymienia się go jednak w dokumentach tylko w semestrze zimowym 1910/1911.
Latem 1911 roku wrócił do domu i rozpoczął starania o zgromadzenie dokumentów potrzebnych do przyjęcia do szkoły wyższej w jurysdykcji rosyjskiej . W wyniku tych starań latem 1912 r. został przyjęty do Warszawskiego Instytutu Politechnicznego im. Cara Mikołaja II na kurs Wydziału Inżynieryjno-Budowlanego. W 1913 r. Karol Hiller starał się bezskutecznie o przyjęcie do Cesarskiej Akademii Sztuk Pięknych w Petersburgu. Warto wspomnieć, że rekrutacja do Akademii odbywała się tam wówczas metodą losowania kandydatów, choć w tradycji rodzinnej Hillera, przeszkodą w podjęciu studiów było jego katolickie wyznanie.
Po wybuchu I wojny światowej Hiller ewakuował się z Warszawy do Moskwy, wraz z przenoszącym się tam Instytutem. Studiował tam do wiosny 1916 r., kiedy to został wydalony ze studiów z powodu nieuregulowanych opłat za czesne. W tym samym roku Hiller zawarł związek małżeński z Jadwigą Machan- Morawską, wdową po jego koledze z Instytutu. Wraz z jej synem Hillerowie przenieśli się z Moskwy do Kijowa, gdzie Karolowi udało się zrealizować marzenie o studiach na Akademii. Jego nauczycielami byli prof. Oleksander Muraszko, a następnie prof. Mychaiło Bojczuk, którego pracownię malarstwa religijnego w 1918 r. przekształcono w pracownię malarstwa monumentalnego.
Latem 1921 r. Hiller wraz z rodziną opuścił Kijów, pozostawiając tam zapewne większość swego dorobku artystycznego.
W Łodzi objął posadę nauczyciela rysunku i robót ręcznych w Społecznym Polskim Gimnazjum Męskim.
Wiosną 1922 r. organizował wraz z Witoldem Wandurskim grupę artystyczną Srebrny Wóz, mającą scalić łódzkie środowisko artystyczne, co ostatecznie nie udało się m.in. ze względów finansowych.
W listopadzie 1922 r. miał indywidualną prezentację w ramach wystawę siedmiu artystów w warszawskiej Zachęcie, która to prezentacja spotkała się z dobrymi recenzjami krytyki.
Hiller malował wówczas obrazy o tematyce religijnej, o skomplikowanej symbolice. Czytał Artura Schopenchauera, Cypriana Kamila Norwida, Ewangelie św. Jana, roczniki pisma Der Sturm.
W 1925 r. miał drugą wystawę w ramach Jesiennej Wystawy Obrazów TSP, w Krakowie, która tym razem spotkała się z krytyką. Pod koniec roku zainicjował istnienie stowarzyszenia Grupa Łodzian. W roku 1926 został prezesem grupy Start, która miała swoją pierwszą wystawę na przełomie 1926 i 1927 r. Nie SA znane prace Hillera pokazane na tej wystawie.
Na początku 1928 r. namalował dwa ważne obrazy Deska O i Deska ze spiralą, które przekazał następnie do Międzynarodowej Kolekcji Sztuki Nowoczesnej grupy a.r.
W 1929 r. zrezygnował z pracy w szkole, by poświęcić się całkowicie sztuce.
W 1930 r. pracował nad serią kompozycji abstrakcyjnych –Kompozycji przestrzennych.
W grudniu 1931 na Salonie Zimowym w warszawskim ISP pokazano jego obrazy, konfrontując je z pracami Władysława Strzemińskiego i Katarzyny Kobro. Większość prac powstałych w tym roku zaginęła, ocalał obraz Kwiat I.
W 1932 r. rozpoczął serię tzw. kompozycji numerowanych, którą kontynuował do 1938 r., a która pozostaje w związku z wieloma jego Kompozycjami heliograficznymi.
Latem 1933 r. Hiller poznał naukowca, Arego Sternfelda, który pracował nad Wstępem do kosmonautyki. Hiller przygotował dla niego projekt okładki do wydania francuskiego tej pracy. Połączyło ich głębokie zainteresowanie przestrzenia kosmiczną, które to zainteresowanie Hiller zgłębiał w Kompozycjach heliograficznych. Z tego samego roku pochodzą najsłynniejsze obrazy Hillera : Płomień, Embrion i Zagłębie oraz zaginione Drut kolczasty i Grecja.
W 1934 r. Hiller opublikował pracę Heliografika jako nowy rodzaj techniki graficznej.
W latach 1938-1939 powstały konsekwentnie sygnowane i datowane na kliszy heli grafiki. Hiller pracował też nad kolejnym cyklem obrazów, których nie zdołał dokończyć.
Po włączeniu 7 listopada 1939 r. Łodzi do Rzeszy rozpoczęły się w mieście masowe aresztowania ludności.
Karol Hiller został zatrzymany przez gestapo 10 listopada i osadzony w obozie przy ul. Liściastej. Skazany wyrokiem doraźnego Sądu hitlerowskiego z 6 grudnia został prawdopodobnie rozstrzelany w podłódzkim lesie 20 grudnia 1939 r.
W 1940 r. żona artysty, Jadwiga Hiller została wysiedlona ze swego dotychczasowego mieszkania. Nie zdołała uratować w całości dorobku męża. Zachowane prace przekazała w darze bądź sprzedała do Muzeum Sztuki w Łodzi.
W listopadzie 2002 r. w Muzeum Sztuki w Łodzi odbyła się wystawa monograficzna Karol Hiller 1891-1939- Nowe widzenie pod opieką kuratorską Janiny Ładnowskiej i Zenobii Karnickiej.
Biogram Karola Hilera opracowany na podstawie katalogu Karol Hiller-Nowe widzenie, zrealizowanego wg koncepcji J. Ładnowskiej i
Z. Karnickiej, pod red. M. Bauera i J. Ojrzyńskiego, Muzeum Sztuki w Łodzi, Łódź, 2002

Technika wynaleziona przez Karola Hillera, nazwana przez niego heliografią, łączącej w sobie cechy malarstwa, fotografii i grafiki. Inspiracją do prac nad nową techniką były fotogramy wykonywane bez użycia aparatu fotograficznego m.in. przez Mana Raya. Hiller pragnął jednak uniknąć w swoich działaniach elementu przypadkowości. Próby jej przezwyciężenia trwały w latach 1928-1930. Hiller użył do swoich eksperymentów kliszy celuloidowej, zastępując nią szkło ograniczające działanie artysty. Heliografika jest techniką odbitkową, czarno-białą. Funkcję płyty graficznej, a jednocześnie błony fotograficznej, spełnia klisza celuloidowa, na której Hiller komponował własnoręcznie obrazy negatywowe. Obraz ostateczny powstawał na papierze, w wyniku zastosowania metody stykowej, po prześwietleniu kliszy silnym strumieniem światła.
Odpowiednio przygotowaną kliszę celuloidową można było wykorzystywać jako podkład do rysowania ołówkiem, malowania temperą lub gwaszem. Klisza celuloidowa nadawała się do wykorzystania z jednej i drugiej strony, co pozwalało na uzyskanie dwóch odbitek, różniących się jednak od siebie. Hiller, posiadający wiedzę w zakresie chemii i fizyki, wykorzystywał właściwości papieru fotograficznego, uzyskując subtelne niuanse walorowe zróżnicowanie czerni na odbitce, tworząc sugestywną iluzję przestrzeni. Artysta odtwarzał dzięki heliografice mechanizmy zachodzące w naturze, jednocześnie znajdując w tej technice formę dla swoich, mające podłoże naukowe, kosmicznych wizji.
Opracowano na podstawie I. Luba, Rewoltyzować materię, rekonstruować żywioły i formy wegetacyjne, kreować galaktyki…O genezie heliografiki, [w:] katalogu Karol Hiller-Nowe widzenie, zrealizowanego wg koncepcji J. Ładnowskiej i
Z. Karnickiej, pod red. M. Bauera i J. Ojrzyńskiego, Muzeum Sztuki w Łodzi, Łódź, 2002.