Vanlouwe bracht zijn jeugd door in [[Koksijde]]<ref>[http://www.karlvanlouwe.be/ persoonlijke website]</ref> maar woont reeds sinds 2001 met zijn echtgenote in Brussel.
Karl Vanlouwe werd licentiaat/master in de rechten (Universiteit Brussel en Universiteit Antwerpen) en werkte tot 2014 als [[advocaat (beroep)|advocaat]] aan de Brusselse balie. Hij specialiseerde zich in huurrecht en wetgeving inzake mede-eigendom. Van 2004 tot 2008 werkte hij als parlementair fractiemedewerker en als [[kabinetsmedewerker]] voor Vlaams Minister [[Geert Bourgeois]]. Tevens was hij van 2009 tot 2010 fractiesecretaris van de N-VA in het [[Brussels Hoofdstedelijk Parlement]] en de [[Raad van de Vlaamse Gemeenschapscommissie]] en algemeen ondervoorzitter van de N-VA. Hij is ook vele jaren actief geweest in onder andere de Vlaamse Beweging als bestuurslid van de Vlaamse Volksbeweging, Davidsfonds en Vlaams & Neutraal Ziekenfonds. Van 2004 tot 2010 was hij eveneens voorzitter van het arrondissementeel bestuur van de Brusselse N-VA-afdeling.
Hij werd lid van de [[Senaat (België)|Senaat]] na de federale verkiezingen van juni 2010 voor de [[Nieuw-Vlaamse Alliantie]] nadat hij door zijn partij samen met [[Huub Broers]] werd voorgesteld als [[gecoöpteerd senator|gecoöpteerde senatoren]]. Tijdens de legislatuur 2010-2014 was hij in de Senaat voorzitter van de Commissie Buitenlandse Zaken en Defensie en lid van de Commissie Justitie. Daarnaast werd hij lid van het parlementair toezichtscomité op de Politiediensten (comité P) en de commissie Institutionele Hervormingen waar o.m.onder meer de zesde staatshervorming door hem werd opgevolgd. In deze periode was hij in 2010 waarnemer bij de verkiezingen in [[Bosnië-Herzegovina (2010)]] en in 2011 bij de verkiezingen in de [[Congo-Kinshasa|Democratische Republiek Congo (2011)]] en bezocht hij o.m.onder meer [[Afghanistan]] en [[Taiwan]]. Vanuit zijn functie als commissievoorzitter werd hij afgevaardigd in de EU-Conferentie van nationale commissies Europese zaken (COFAC/COSAC : Conference of Parliamentary Committees for Union Affairs of Parliaments of the European Union).
Bij de verkiezingen van 2014 werd Vanlouwe verkozen in het [[Vlaams Parlement]]. Daar iswerd hij actief in de Commissie Buitenlands Beleid en Europese zaken en in de Commissie Brussel en Vlaamse Rand. Vanuit het Vlaams Parlement werd hij eveneens aangeduid als [[deelstaatsenator]] in de hervormde Senaat. In de Senaat werd hij ditmaal van 2014 tot 2019 ondervoorzitter en lid van het bureau van de Senaat. Sinds januari 2019 is hij er N-VA-fractieleider. Ook hierin de Senaat legde Vanlouwe zich toe op Buitenlands Beleid en Brussel. Naar aanleiding van de herdenking in 2015 van de honderdste verjaardag van de Armeense genocide in Yerevan (Armenië) vertegenwoordigde hij België en sprak op het internationaal colloquium over de Armeense genocide. In het Vlaams Parlement werden o.m. zijn resoluties over Catalonië, stopzetting van de toetreding van Turkije tot de EU, regiospecifieke aanbevelingen binnen de EU, vrijhandelsverdragen,...aangenomen.
Daarnaast werd hij door de Vlaamse Regering voorgedragen als lid van het [[Europees Comité van de Regio's]]. Daar is hij actief in thema's zoals [[Brexit]], [[Catalonië]], subsidiariteit en interpelleerde hij meermaals Eurocommissarissen zoals Jean-Claude Juncker en Frans Timmermans. In het Europees Comité van de Regio's is hij fractievoorzitter van de European Alliance die nationalistische en regionalistische partijen evenals onafhankelijken vertegenwoordigt. Hij zetelt eveneens in de NATO-parliamentaryParlementaire Assemblee van de assembly[[NAVO]] en de Joint Parliamentary Scrutiny Group on [[Europol]].
In 2018 werd hij eveneens verkozen tot gemeenteraadslid van de Brusselse gemeente[[Ganshoren]].
