Sohn von Samuel Friedrich Gottlieb Freiherr von Drais und Elisabeth Catharina Amalie von Reck; nach dem Tod der Mutter 1769 Umzug der Familie nach Altdorf; dort Jurastudium Karl Wilhelms an der Universität Altdorf von 1772-1776; ab 1777 in badischen Diensten, 1778 Hofrat in Karlsruhe; 1790-1794 wegen Epilepsie als Obervogt in Kirchberg im Hunsrück eingesetzt; nach der Besetzung der rechtsrheinischen Gebiete durch Frankreich Übersiedlung nach Durlach, wo er von seinem Nervenleiden gesundete; 1797 Polizeidirektor in Rastatt und 1800 in Karlsruhe; ab 1806 Besitzergreifungskommissar für das neu zu Baden gekommene Breisgau, im selben Jahr Präsident des Oberhofgerichts in Bruchsal, 1810 in Mannheim; daneben umfangreiche publizistische und schriftstellerische Tätigkeit; von der Universität Freiburg zum Ehrendoktor ernannt; Ehrenbürger von Mannheim und Durlach; seiner 1784 geschlossenen ersten Ehe mit Margaretha Ernestina Freifrau von Kaltenthal entstammte u.a. Karl Drais, der Erfinder der Draisine; in zweiter Ehe mit Friederika von Rotberg verheiratet.