Vor seiner Trainerlaufbahn spielte Dunbar auch selbst Football. Im College lief er für die Louisiana State University (LSU) auf und brachte es dort in seinem Senior Year zu einem Second-Team All-SEC Defensive Tackle. Im NFL Draft 1990 wählten ihn die Pittsburgh Steelers in der achten Runde als insgesamt 209ten Pick aus. Dunbar war die Jahre 1990 und 1991 inaktiv, kehrte 1992 allerdings zurück, um sich den Orlando Thunder in der World League of American Football anzuschließen. Für die Saison 1993 unterschrieb er bei den New Orleans Saints aus der NFL und die darauffolgenden beiden Spielzeiten 1994 und 1995 verbrachte er ebenfalls in der NFL bei den Arizona Cardinals. 1995 stand er zusätzlich noch in der NFL Europe für die Düsseldorf Rhein Fire auf dem Feld.

Kurz nachdem Karl Dunbar seine aktive Karriere beendet hat, startete er seine Trainerlaufbahn zunächst auf Highschool-Ebene im Jahre 1996 an der Opelousas Senior High School, Louisiana bevor er 1997 an die Beau Chene High School in Arnaudville, Louisiana wechselte. Von dort aus gelang ihm 1998 der Sprung in den College Bereich und er fungierte die beiden Spielzeiten 1998 und 1999 als Defensive Line Coach an der Nicholls State University aus der Division I-AA. Im Jahr 2000 kehrte er schließlich an seine Alma Mater, LSU, zurück und wurde im Jahr 2000 dort Mitglied des Kraft- und Konditionsteams. Für die Saison 2003 heuerte ihn Les Miles von Oklahoma State als Defensive Line Coach an. In dieser Zeit nahm Dunbar u.a. Kevin Williams unter seine Fittiche und half ihm dabei, in dessen Senior Season zum ersten Verteidiger zu avancieren, den die Cowboys seit Leslie O’Neal 17 Jahre zuvor, als Erstrunden-Draft-Pick hervorgebracht haben.

Im Jahr 2004 wechselte Dunbar in die NFL, nachdem er von Lovie Smith rekrutiert wurde, um die Defensive Line der Chicago Bears zu trainieren. Dort war er verantwortlich für die Weiterentwicklung einer jungen und talentierten Line, zu der auch die beiden Rookies Tommie Harris (1st-round-pick) und Tank Johnson (2nd-round-pick) gehörten. Die Bears führten nach der Saison die 3rd-down-Defense an und belegten in der Pass-Verteidigung den 15. Platz in der Liga.

Nach seiner ersten NFL-Saison zog es ihn erneut zurück zu seiner alten Liebe, der Louisiana State University. Diese hatte gerade Les Miles als neuen Cheftrainer verpflichtet und dieser wollte Dunbar unbedingt als seinen Defensive Line Coach akquirieren. In der Saison 2005 ebneten seine Linemen den Weg dafür, dass die Verteidigung der Tigers landesweit auf Platz 5 landete mit 276,8 abgegebenen Yards pro Spiel. Die Defense erlaubte in dieser Spielzeit 15.2 Punkte pro Spiel für den Gegner, was den acht besten Wert im Land darstellte und führte zudem die SEC mit 39 Team Sacks an.

Bereits 2006 kehrte Dunbar wieder in die NFL zurück und schloss sich den Minnesota Vikings um Cheftrainer Brad Childress an. Unter Dunbars Anleitung führte die sogenannte „Williams Wall“, bestehend aus Defensive Tackle Kevin Williams und Nose Tackle Pat Williams, zwischen 2006 und 2008 jedes Jahr die NFL in der Laufverteidigung an. In diesem Zeitraum ließen die Vikings durchschnittlich nur 70.8 Rush Yards pro Spiel zu. Für die Vikings arbeitete Dunbar bis zum Ende der Saison 2011.

Für die Spielzeiten 2012 bis 2014 stand er in Diensten der New York Jets, ebenfalls als Defensive Line Coach. Im Januar 2015 wurde er von den Buffalo Bills eingestellt, jedoch nach nur einer Saison vom damaligen Cheftrainer Rex Ryan im März 2016 bereits wieder entlassen.

Im Mai 2016 nutzte die University of Alabama die Gunst der Stunde und Chefcoach Nick Saban überzeugte Dunbar von einem weiteren College-Engagement. Für zwei Spielzeiten füllte er dort seine Rolle als Defensive Linie Coach aus.

Am 08. Februar 2018 schloss sich dann ein Kreis für Karl Dunbar und er wurde von den Pittsburgh Steelers, jener Franchise, die ihn einst gedraftet hat, zu deren Defensive Line Coach ernannt.

Karl Dunbar geht mittlerweile in seine vierte Saison als Defensive Coach der Steelers und in sein 15. Jahr als Defensive Line Coach in der NFL. Sein erfolgreichstes Jahr hatte er 2020, als die Defensive Line der Steelers die Liga in gleich mehreren Kategorien anführte, darunter Sacks (56), Quarterback-Hits (136) und Quarterback-Pressures (198). Dazu stellte die Line mit mindestens 5 Sacks in drei aufeinanderfolgenden Spielen einen Franchise-Rekord auf und setzte ihren NFL-Rekord von 73 aufeinanderfolgenden Spielen in der Regular Season mit mindestens einem Sack fort. Darüber hinaus rangierte die Verteidigung der Steelers in sechs Run-Defense-Kategorien unter den Top 5 der NFL, einschließlich Tackles for Loss (103). Die Steelers hielten sowohl die New York Giants als auch die Houston Texans bei lediglich 29 Rushing Yards.