Karin Bang vokste opp i en beskyttet, isolert tilværelse med barnepike, hushjelp og en fire år eldre bror på vestkanten i Oslo. Hun fikk bare i beskjeden grad pleie omgang med andre barn, og utviklet derved en veslevoksen annerledeshet som kan ha lagt grunnlaget for hennes markante individualisme. Faren, den godt tilårskomne direktøren i Mekaniske Verksteders Landsforening, var en streng og autoritær patriark som datteren tidlig kom i opposisjon til. Han er kritisk portrettert i annet og tredje bind av romantrilogien Arv og gjeld. I samme verk beskriver Karin Bang sin mors liv som en typisk kvinneskjebne i første halvdel av 1900-tallet: En kunstnerisk anlagt kvinne som dels av lojalitet, dels av svakhet lar seg innpasse i det borgerlige samfunns rammer. I den åpent selvbiografiske barndomsboken Av bokormenes liv fra 1985 tegner hun imidlertid et noe mer forsonlig og fremfor alt mer humoristisk bilde av oppveksten.
De lange, årvisse sommeroppholdene på familiens landsted på Veierland i Vestfold ser ut til å ha betydd vel så mye som oppveksten i Oslo for Karin Bangs utvikling. Her kom hun i kontakt med en gammel kystkultur båret frem av sjøfarende menn og ikke minst av nøysomme og selvstendige, hjemmeværende kvinner, og med en muntlig fortellertradisjon som tydelig har virket inspirerende på forfatterskapet. En annen viktig inspirasjon, som Karin Bang ikke unnser seg for å kreditere, kom fra landstedets samling av underholdende, lettere lektyre, de såkalte «gammeldagse romaner», som hun har laget en uhøytidelig pastisj av i Fugl Blå. Samtidig kastet hun seg allerede som barn over den store verdenslitteraturen fra Shakespeare til Ibsen, fra Victor Hugo og Dickens til Kielland og Lie, som hun takket være en fremragende hukommelse kunne sitere lange passasjer fra.
Etter examen artium 1947 ønsket hun å dra til sjøs som radiotelegrafist, men tok, under press fra sin far, et halvårig sekretærkurs og fikk en kontorpost i Oslo som hun bekledde i fem år, avbrutt av et opphold i London som au pair, mens hun skrev sine to første underholdningsromaner, begge utgitt 1949. Som hennes egentlige debut regnes den poetiske, lille romanen Glemte vinger (1951), der handlingen er lagt til en liten øy i Oslofjorden.
Filosofen Aasmund Brynildsen var denne bokens første leser. Han var redaktør for tidsskriftet Spektrum og tilknyttet Dreyers forlag som hovedkonsulent. Karin Bang og Aasmund Brynildsen ble gift 1952 og bosatte seg på Tjøme. Brynildsen hadde en sønn fra sitt første ekteskap, og familien ble etter hvert forøkt med fire barn. Ekteskapet varte til Brynildsens død 1974. I mellomtiden hadde de flyttet fra Tjøme til Veierland, der de i 1970 overtok barndommens landsted Vestgården, som i flere av Karin Bangs bøker går under navnet «Fugleviken».
Karin Bang ble også forfatteren Sigbjørn Hølmebakks siste livsledsagerske fra 1979 til hans død 1981.
Karin Bang har (frem til 1998) utgitt fem diktsamlinger, to barnebøker og atten romaner og fortellinger. Ved siden av forfatterskapet og i tillegg til morsrollen og oppgaven med å renskrive Brynildsens manuskripter, har hun arbeidet som oversetter, konsulent og bokanmelder. Hun har også utgitt to kriminalromaner under pseudonymet Fanny Siwers.
Karin Bangs verk har en gjennomgående antiborgerlig tendens med tidlige feministiske innslag. Hennes historiske romaner er preget av høyt utviklet språkbeherskelse og en sikker sans for tidskoloritt og detaljer. De er skrevet på siden av og nærmest i opposisjon til hovedstrømningene i moderne litteratur. Hun har ønsket å bevare det menneskelige (herunder det guddommelige) i sin kunst, og har tidvis polemisert åpent mot moderniteten, likevel uten å havne i reaksjonens favn og uten å idyllisere gamle dagers samfunnsforhold. Hun har ofte løpt den risiko å balansere på grensen til det patetiske, melodramatiske og sentimentale for ikke å «gi avkall på alt som får hjertet til å slå fortere» (fra forordet til Fugl Blå).
Hennes kjærlighet til dukker har antagelig ligget latent siden barndommens relative isolasjon, for så å komme til fri utfoldelse i moden alder. Hun er en pasjonert samler av gamle dukker, og har skrevet en innsiktsfull artikkel om dukkenes kulturhistorie i antologien Har dukkene sjel? Tittelen er et retorisk spørsmål. I Karin Bangs verden kan alle ting ha sjel, takket være menneskenes evne til å besjele tingene omkring seg og tilføre livet i verden en åndelig dimensjon.
Karin Bang har sittet flere fireårsperioder i Den norske Forfatterforenings Litterære råd, og har mottatt en rekke priser, bl.a. Riksmålsprisen (1966), Norsk Kulturråds Leserprisen (1969), Aschehougprisen (1976), Vestfold fylkes kulturpris (1982), Gyldendals legat (1984) og Kulturdepartementets billedbokpris (1995).