Kazimieras Stabrauskas gimė 1869 m. lapkričio 21 d. pasiturinčių žemvaldžių šeimoje Gardino gubernijoje, Kruplėnuose. Jo tėvas Antanas Stabrauskas buvo Rusijos armijos karininkas, o mama Sofija buvo kilusi iš dvarininkų Pileckių giminės.
Vaikystę mažasis Kazimieras praleido tėvų dvare Kruplėnuose. Septynetą metų nuo 1880-ųjų mokėsi Balstogės realinėje gimnazijoje, o 1887 m. buvo išsiųstas studijuoti į Peterburgo dailės akademiją pas Pavelą Čistiakovą.
Studijos buvo itin sėkmingos. Jau 1890-aisiais jaunasis menininkas buvo pastebėtas ir apdovanotas sidabriniu medaliu už kūrinį „Vyras, tempiantis lyną“. 1892-ųjų kūrybinius bandymus vainikavo net du sidabro medaliai, 1893 m. – dar vienas. 1894 m. menininkas pelnė pagrindinį aukso medalį už diplominį baigiamąjį darbą „Mahometas dykumoje, arba Pabėgimas iš Mekos“. Kartu su medaliu jam buvo suteiktas I laipsnio klasikinio dailininko titulas.
Netgi jau tapęs diplomuotu dailininku, K. Stabrauskas savo noru toliau tęsė studijas reformuotoje Peterburgo dailės akademijoje. Šįkart pas Ilją Repiną. Savo mokytojo dirbtuvėse Kazimieras 1896 m. nutapė garsųjį Kaune gimusios būsimos žmonos, su kuria susipažino akademijoje, atvaizdą, pavadintą „Tamsiaplaukės moters portretu“. Paveikslas iškart buvo eksponuotas tais metais Dailės akademijoje vykusioje parodoje ir pelnė visuotinį pripažinimą. Po beveik šimto metų, 1989-aisiais, kūrinys dar kartą eksponuotas toje pat vietoje, žymių akademiją baigusių lenkų tapytojų kūrinių grupinėje parodoje.
1897 m. vasarį, Peterburgo Dailės akademijoje kilus neramumams, K. Stabrauskas išvyko mokytis į Paryžių pas Jeaną Josephą Benjaminą Constant‘ą ir Jeaną Paulį Laurens‘ą.
Paryžiuje menininkas susidomėjo intuityvizmo filosofija, Anri Bergsono idėjomis. Toliau formavosi K. Stabrausko antiracionalistinės nuostatos, atsiradusios jau jo kelionių po Rytus 1893-iaisiais, kai rinkosi medžiagą būsimam diplominiam darbui, metu. Po Paryžiaus Kazimieras savo kūryboje ėmė dar labiau pabrėžti po regimąja tikrove slypintį intuityvų giliaprasmį pradą. Remdamasis Anri Bergsono nuostata, kad menas yra autentiškos filosofijos idealas, K. Stabrauskas savo kūriniuose stengėsi išryškinti meno ir filosofijos giminingumą, neatsiejamumą.
Po metų grįžęs į Peterburgą, Kazimieras kasmet dalyvaudavo Dailės akademijos rengiamose „Pavasarinėse parodose“. 1900-aisiais jis dalyvavo Pasaulinėje parodoje Paryžiuje, kur laimėjo sidabro medalį už kompoziciją „Kaimo tyla“.
Dailininkas gyveno aktyvų parodinį gyvenimą, eksponavo savo kūrinius tiek Peterburge, tiek visoje Europoje, įskaitant ir Lietuvą. Jo paveikslų XX a. pr. įsigijo solidžios Europos meno galerijos, tokios kaip Naujoji pinakoteka Miunchene (1901 m. po tarptautinės parodos įsigijo paveikslą „Baltoji Peterburgo naktis“) ar Venecijos Šiuolaikinio meno galerija (1903 m. po tarptautinės parodos įsigijo paveikslą „Sutemos Lazienkose“).
Greta praktinės kūrybos K. Stabrauskas užsiėmė ir meno kritiko veikla. Jis recenzuodavo Peterburge vykusias parodas, skelbdavo kultūrinėje spaudoje straipsnius apie meną ir filosofiją.
1902 m. K. Stabrauskas persikėlė į Varšuvą (ten gyvendamas, vasaros mėnesius leisdavo tapydamas Lūznavos dvare, Latvijoje). Kaip tik ten vedė savo sužadėtinę Juliją Janišauskaitę. Tais pačiais metais Kazimieras tapo lenkų meno draugijos „Sztuka“ nariu.
Su gyvenimu Varšuvoje siejamas aktyviausias, brandžiausias menininko kūrybos ir pedagoginio darbo etapas. 1903 m. čia jis įkūrė Dailės mokyklą ir tapo pirmuoju jos direktoriumi bei mokytoju, savo žinias ir patirtį perteikusiu daugybei šiandien žymių dailininkų, įskaitant ir M. K. Čiurlionį.
Bendraudamas su mokiniu iš Lietuvos, Kazimieras su kauniete žmona Julija ir pats labai įsitraukė į lietuvių kultūrinį gyvenimą, jo puoselėjimą. 1907–1912 m. jis daug laiko praleido viešnagėse Lietuvoje, dalyvaudamas pirmųjų lietuvių dailės parodų organizavime. Tuo laikotarpiu K. Stabrauskas dažnai viešai deklaruodavo pats save laikąs lietuviu, atsakingu už tautos kultūros gaivinimą, tautinio meno skatinimą, jo sklaidą.
1909 m. K. Stabrauskas atsistatydino iš Varšuvos dailės mokyklos vadovo pareigų ir iki pat Pirmojo pasaulinio karo laiką leido aktyviai keliaudamas. Aplankė Prancūziją, Vokietiją, Švediją, Italiją ir jos salas, Ispaniją, Kanarų salyną.
Italijos salose, ypač Kapryje, dailininkas aktyviai reiškėsi kaip ezoterikų bendruomenės narys. Domėjosi betarpiškais tiesioginiais išgyvenimais, leidžiančiais suvokti giliausias tiesas, ir stengėsi tai perteikti savo kūryboje.
Pirmojo pasaulinio karo metu K. Stabrauskas ir vėl apsistojo Peterburge, kur 1915 ir 1916 m. buvo surengtos kritikų aukštai įvertintos ir plačiai rusų spaudoje komentuotos dvi personalinės jo parodos. Dailininkas tiek aktyviai dalyvavo tuo metu Rusijoje gyvenusių lenkų kultūriniame gyvenime, tiek palaikė nuolatinius artimus ryšius su rusų kolegomis. Buvo tapęs Archipo Ivanovičiaus Kuindži įkurtos meno draugijos nariu.
Po karo grįžęs į Varšuvą, vėl ėmėsi kelionių. Šįkart po Graikiją, Turkiją, Maroką, Bosniją, Švediją, Norvegiją, Kaprį, Kanarus. Kelionės ir jose patirti įspūdžiai įkvėpė menininką grįžus 1922 m. įkurti dailininkų mistikų draugiją „Sursum corda“ („Aukštyn širdis“). Mistika buvo bene svarbiausia jo kūrybos sudedamoji dalis iki pat gyvenimo ir kūrybos pabaigos. 1929 m. menininkas iškeliavo amžinybėn.