Karol Starmach urodził się w galicyjskiej rodzinie chłopskiej. W 1918 roku zaciągnął się do wojska, biorąc udział w bitwie o Lwów i wojnie polsko-bolszewickiej. Po powrocie z wojny dokończył edukację i zajął się karierą naukową. Oprócz działalności ściśle naukowej, brał udział w akcji wspierania polskiej edukacji na Kresach, ucząc w gimnazjum w Dziśnie (1922/1923). Aresztowany podczas Sonderaktion Krakau, był więziony w Sachsenhausen i Dachau. W tym obozie nosił numer 5261. Zwolniony, prawdopodobnie za wstawiennictwem niemieckiego hydrobiologa Augusta Thienemanna powiadomionego o sprawie przez Bolesławę Starmachową, 30 kwietnia 1940. Po uwolnieniu powrócił do pracy naukowej. Jako wykładowca uczestniczył w tajnych kompletach dla studentów UJ. Aktywnie działał w konspiracyjnych strukturach Polskiego Państwa Podziemnego (Okręgowe Biuro Oświaty i Kultury w Krakowie) i Stronnictwa Ludowego „Roch”.