Drais lernte 1800–1803 in der privaten Forstschule seines Onkels in Pforzheim und studierte außerdem an der Universität Heidelberg Mathematik, Physik und Baukunst. Er arbeitete danach bei seinem Onkel, der inzwischen nach Schwetzingen versetzt worden war, als Hilfslehrer und unterrichtete angehende Forstmänner. 1807 bestand er die Jagdjunker-Prüfung. Nach einer kurzen Zeit als Forstinspektor in Schuttern wurde er zum Forstmeister ohne Bezirk ernannt und hatte von da an mehr Zeit für verschiedene Erfindungen. Nach einem Klavier-Rekorder zur Aufzeichnung auf Papierband konstruierte er 1813 eine vierrädrige „Fahrmaschine“ mit Tretmühle als Hinterachse. 1817 baute er ein zweirädriges hölzernes Laufrad mit Lenkstange, Sitzbrett, Sattel und Armstützen, das man durch Abstoßen mit den Füßen vorantrieb. Es war die Urform des heutigen Fahrrads. Nach weiteren Erfindungen, u. a. Schreibmaschinen, Geheimschrift, Holzsparofen mit Rauch-Wärmeaustauscher, Tabakpfeife mit Kühlung und Holzsparherd mit Kochkiste, entwickelte er 1843 die Eisenbahndraisine mit Tretmühle zum Fußantrieb, eine Weiterentwicklung des Bernardschen Zweirads auf der Schiene, das mit den Füßen abgestoßen wurde. Drais erhielt 1821 die Kammerherrenwürde, die ihm jedoch 1835 nach einer politisch motivierten öffentlichen Schlägerei wieder aberkannt wurde. Als es 1849 in Baden zur bewaffneten Revolution kam, legte Drais in einer Zeitungsanzeige seinen Adelstitel nieder und nannte sich von da an nur noch Karl Drais.