Karel Willem Frederik Marie Doorman werd op 23 april 1889 geboren in Utrecht en was een zoon van de legerofficier Carel Willem Frederik Doorman en Anna Catharina Theresia Maria Kleintjens. Op 4 september 1906 kwam hij als adelborst der derde klasse bij de Koninklijke Marine. Op 1 september 1908 werd hij gepromoveerd tot adelborst der tweede klasse en op 24 augustus 1910 was hij opgeklommen tot de rang van adelborst der eerste klasse. Hij diende vervolgens enige jaren in Nederlands Oost-Indië, waar hij ondertussen gepromoveerd was tot luitenant-ter-zee der tweede klasse.
In 1915, twee jaar voor het ontstaan van de Marineluchtvaartdienst, behaalde hij reeds zijn FAI (civiel) vliegbrevet en in 1916 zijn marinevliegbrevet. Twee jaar later zette Karel Doorman met enkele anderen in Nederland de Marineluchtvaartdienst (MLD) op, en hoewel er beweerd wordt dat hij als één van de oudste MLD-vliegers de eerste commandant van het marinevliegkamp De Mok op Texel was, is hij dit nooit geweest. In een persoonlijk interview dat ik had met zijn kleinzoon, Jan Maarten Doorman, blijkt dit een enorm misverstand te zijn.
In 1918 werd Karel Doorman instructeur op marinevliegkamp De Kooy bij Den Helder, en van 1919 tot 1921 was hij commandant van De Kooy. Op 6 mei 1919 trad Doorman in het huwelijk met Justine Amatha Dorothea Schermer, een verbintenis die trouwens op 16 juni 1934 door echtscheiding werd ontbonden. Uit dit huwelijk werden twee zoons en een dochter geboren. Op 1 november 1920 was hij intussen bevorderd tot luitenant-ter-zee der eerste klasse. Op 2 november 1921 volgde een plaatsing op de Hogere Marine Krijgsschool en daar behaalde hij na twee jaar de aantekening 'meer uitgebreide kennis wetenschap'.
Eind 1923 ging hij voor de tweede keer naar de Oost, thans voor vier jaar, en diende daar zowel aan de wal als op de vloot. Na terugkeer in 1928 in Nederland werd Doorman tot eind 1931 bij het Departement van Marine geplaatst. In 1932 ging hij als commandant van de nieuwe mijnenlegger Hr. Ms. Prins van Oranje naar Nederlands Oost-Indië. Deze derde periode in het Verre Oosten duurde twee jaar waarin hij alleen op torpedobootjagers diende, als commandant van Hr. Ms. Witte de With en Hr. Ms. Evertsen. Ondertussen was hij op 1 februari 1933 gepromoveerd tot kapitein-luitenant-ter-zee. Na zijn terugkeer in Nederland in 1934 werd hij benoemd tot chef van de staf der zeemacht in Willemsoord, welke functie door hem van juni 1934 tot 4 september 1937 werd bekleed. Op 8 oktober 1934 trad Doorman voor de tweede maal in het huwelijk, ditmaal met Isabella Jacqueline Julie Jeanne Heyligers en uit dit huwelijk werd later een zoon geboren.
In 1937 ging Doorman voor de vierde maal naar Nederlands Oost-Indië, waar hij eerst commandant was van achtereenvolgens de kruisers Hr. Ms. Sumatra en van Hr. Ms. Java en van 17 augustus 1938 tot 16 mei 1940 belast was met het bevel over de Marine Luchtvaartdienst in Nederlands Oost-Indië, dat hij tot een hoge graad van geoefendheid trachtte te krijgen, omdat hem duidelijk was wat het belang zou zijn van het vliegtuig in een toekomstige oorlog. Van 13 juni 1940 tot 27 februari 1942 werd daar door hem het commando over het Nederlands eskader in Nederlands-Indië gevoerd. Inmiddels had op 16 mei 1940 zijn bevordering tot schout-bij-nacht plaatsgevonden. In deze functie moest Doorman Japan, dat na het bombardement op Pearl Harbor op 7 december 1941 door Nederland de oorlog was verklaard, beletten in de archipel door te dringen en troepen te laten landen. Om deze reden kreeg hij tevens vanaf 3 februari 1942 het commando over een geallieerd eskader dat in de Indische wateren zou opereren. Als bevelhebber heeft Doorman zich een uitstekend leider getoond door in zeer korte tijd van de onder zijn bevel staande oorlogsschepen een effectieve strijdmacht te maken. Hij realiseerde zich dat luchtsteun van zeer groot belang zou zijn indien men de Japanners op zee verliezen wilde toebrengen.
Op 26 februari 1942 kreeg Doorman het bevel van vice-admiraal Conrad Helfrich, de bevelhebber van de geallieerde zeestrijdkrachten in Nederlands Oost-Indië, om een naderende Japanse invasievloot aan te vallen. Door onvoldoende luchtsteun, een gebrekkige seincommunicatie, slecht werkende verbindingssystemen, de oververmoeidheid van het geallieerde personeel en het onbekend zijn met de Japanse lange afstandstorpedo, leek deze opgave bij voorbaat al gedoemd om te mislukken. Op 27 februari 1942 vond in de Javazee de beslissende zeeslag plaats tussen Doormans eskader en het Japanse eskader onder leiding van schout-bij-nacht T. Takagi, dat bestond uit veertien torpedobootjagers, twee lichte en twee zware kruisers. Tijdens deze heroïsche zeeslag sneuvelde Karel Doorman. Hoewel hij genoeg tijd had, ruim 1 uur, om zijn vlaggenschip, Hr. Ms. de Ruyter, te verlaten, besloot hij, geheel volgens de marinetraditie, om aan boord te blijven en samen met zijn schip ten onder te gaan. Voor zijn heldhaftig optreden tijdens de Slag in de Javazee werd hij bij Koninklijk Besluit van 5 juni 1942 nr.9 postuum benoemd tot Ridder der derde klasse der Militaire Willemsorde.
Doorman had een zeer goed verstand, een grote algemene ontwikkeling en viel op door zijn uitstekende manieren en vermogen om snel contact te leggen. Tegenover zijn collega's kon hij soms op een enigszins minachtende en ongeduldige wijze optreden en voor de doodgewone schepeling was Doorman streng, doch rechtvaardig. Hij was geen uitzonderlijk tacticus, maar had zeker meer kwaliteiten dan de gemiddelde zeeofficier uit zijn jaren. Ter herinnering werd na de Tweede Wereldoorlog een vliegkampschip naar Karel Doorman genoemd. De bouw van dit schip begon in 1942 in Birkenhead in Groot-Brittannië. In januari 1945 werd het schip door de Britse marine in dienst genomen als HMS Venerable. De Venerable werd vervolgens in 1948 aangekocht door Nederland voor een bedrag van 27 miljoen gulden en werd in mei 1948 omgedoopt tot Hr. Ms. Karel Doorman. Het vliegkampschip maakte tot 1968 deel uit van de Nederlandse oorlogsvloot en werd vervolgens in mei 1968 verkocht aan de Argentijnse marine.
Op 20 april 1988 doopte koningin Beatrix in Vlissingen het nieuwe M-fregat Karel Doorman, waarmee de naam van deze Nederlandse zeeheld bij de Koninklijke Marine werd voortgezet. Het wapenschild van Hr. Ms. Karel Doorman droeg lange tijd nog de titel "Ik val aan, volg mij". Deze beroemde woorden zou Karel Doorman tijdens de Slag in de Javazee hebben uitgesproken. Dit is echter een misverstand, omdat hij immers het bevel voerde over een internationale eenheid en hij zou dus nooit het bevel in het Nederlands hebben gegeven. Hij heeft echter wel de volgende woorden uitgesproken: "All ships follow me" en het nieuwe wapenschild van de Hr. Ms. Karel Doorman kreeg dan ook de nieuwe titel "Follow me".