Karl Sandegren wurde am 27. Dezember 1874 in Coimbatore als ältester Sohn von Missionar Carl Jacob Sandegren geboren. Seine Geschwister Hermann, Johannes, Paul und Ebba waren später ebenfalls für die Mission tätig.

Er studierte Theologie in Upsala und war danach Hilfsgeistlicher in der schwedischen lutherischen Kirche. Am 6. Januar 1901 wurde er in Upsala für den Dienst in der Tamulenmission abgeordnet.

Sandegren kam am 9. Februar 1901 in Indien an und blieb zunächst bei seinen Eltern in Shiyali (heute Sirkazhi), um die Landessprache Tamil zu lernen. Dann war er in Madura (heute Madurai) und übernahm 1903 die Station Virudupatti (heute Virudhunagar).

Er heiratete im Oktober 1904 Hanna Alff, die Schwester der Frau von Missionar Bexell.

Sandegren ging im Frühjahr 1905 nach Colombo, Ceylon. Anfang 1907 wurde er nach Virudupatti versetzt. Im Herbst 1908 übernahm er die Station Pattukkottai-Anaikadu, 1912 Pudukotah und 1914 erneut Pattukkottai. 

1916 musste er das von ihm nach Heimsendung der deutschen Missionare bezogene Mayavaram (heute Mayiladuthurai) auf Befehl der Regierung verlassen. Er ging nach Virudupatti zurück. 1920 ging er in Heimaturlaub und kehrte nicht wieder auf das Missionsfeld zurück.

Missionar Karl Sandegren starb am 20. Oktober 1968.