Carl Moll nació en Viena el 23 de abril de 1861. Su entorno familiar directo estuvo marcado por la solvencia económica de su padre, Julius Karl Moll, quien ejercía como comerciante mayorista y participaba activamente en la política municipal de la ciudad como miembro del consejo de Viena, lo que garantizó al joven una estabilidad financiera prolongada para sus estudios. En el año 1880 ingresó formalmente en la Academia de Bellas Artes de Viena, donde recibió formación técnica bajo la tutela del pintor académico Christian Griepenkerl. Sin embargo, su trayectoria educativa cambió de rumbo en 1881 al abandonar la institución estatal para convertirse en alumno privado y asistente personal del paisajista Emil Jakob Schindler. Esta relación profesional y de subordinación económica se extendió por más de una década, alterando por completo sus rutinas de residencia y financiación. A partir de 1885, Moll se trasladó a vivir de manera permanente junto a la familia Schindler en el castillo de Plankenberg, ubicado en la Baja Austria, un inmueble alquilado por Schindler para establecer su taller y una escuela privada de pintura. En esta dinámica, Moll asumió la gestión de los pedidos del taller, la preparación de materiales y la logística de los traslados familiares. Financieramente, sus ingresos dependían de las asignaciones paternas y de un porcentaje minoritario en las ventas que gestionaba para Schindler.
Entre 1887 y 1888, costeó de su propio bolsillo y mediante préstamos familiares extensos viajes de trabajo junto a Schindler por la costa adriática, residiendo meses en Ragusa, actual Dubrovnik. En el año 1891 realizaron una prolongada estancia de trabajo en la isla de Sylt, en el mar del Norte, financiada mediante el adelanto de comisiones de marchantes vieneses. Su integración en la vida íntima de sus mentores quedó consolidada en su convivencia diaria con la esposa de su maestro, Anna Bergen, y las hijas de este, Alma y Grete Schindler. Esta rutina se interrumpió de forma abrupta el 9 de agosto de 1892, cuando Emil Jakob Schindler falleció en la localidad alemana de Westerland a causa de una peritonitis derivada de una apendicitis. Moll asumió de inmediato la representación legal de la viuda y la liquidación de las deudas acumuladas por el taller. Pocos meses después, el 3 de noviembre de 1892, Carl Moll contrajo matrimonio formal con Anna Bergen Schindler en Viena, asumiendo la jefatura legal de la familia y convirtiéndose en el padrastro oficial de Alma Schindler, de trece años, y de Grete Schindler, de once años, centralizando la administración de los bienes y del legado pictórico remanente de Schindler para asegurar la subsistencia económica del nuevo núcleo familiar.
Tras consolidar el nuevo hogar familiar en Viena, Moll alquiló inicialmente un apartamento en el distrito de Leopoldstadt, trasladándose posteriormente a una vivienda de mayores dimensiones en la calle Theresianumgasse, en el cuarto distrito de la capital. En el año 1899 nació su única hija biológica, Maria Moll, lo que incrementó las obligaciones financieras del pintor y lo llevó a diversificar sus fuentes de ingresos mediante la gestión institucional.
En abril de 1897, participó activamente como miembro fundador en la creación de la Secesión de Viena, un grupo que rompió con la conservadora Künstlerhaus para fundar un mercado de arte alternativo. Moll asumió las tareas de tesorería, la dirección logística de las exposiciones y la supervisión del diseño constructivo del edificio de la Secesión, diseñado por el arquitecto Joseph Maria Olbrich. Entre los años 1900 y 1901, ocupó el cargo de presidente de la Secesión de Viena, periodo durante el cual gestionó personalmente la importación y exhibición de obras de artistas internacionales, estableciendo vínculos comerciales con importantes familias industriales vienesas como los Wittgenstein y los Lederer, quienes comenzaron a financiar sus proyectos personales.
Con los beneficios económicos acumulados por estos cargos directivos y las ventas directas de sus paisajes, Moll adquirió en el año 1900 un terreno residencial en la Hohe Warte, una zona elevada del decimonoveno distrito de Viena. Encargó al arquitecto Josef Hoffmann el diseño y la construcción de una gran villa doble, cuyo coste financiero y propiedad física compartió con su colega el diseñador Koloman Moser. La construcción finalizó en el año 1901 y la familia se trasladó a la propiedad ubicada en la calle Steinfeldgasse número 8. Este inmueble funcionó como un nodo de transacciones comerciales y reuniones de la vanguardia cultural.
En este entorno residencial, su hijastra Alma Schindler conoció en noviembre de 1901 al director de la Ópera de la Corte de Viena, Gustav Mahler, contrayendo matrimonio con él en marzo de 1902, un evento que modificó los pactos de herencia y los compromisos financieros dentro del hogar de Moll. Las tensiones internas dentro de la Secesión aumentaron debido a discrepancias sobre la comercialización del arte; el grupo se fracturó entre los defensores de una integración comercial y los partidarios de la pintura pura. En junio de 1905, el conflicto estalló definitivamente debido a los acuerdos comerciales unilaterales que Moll mantenía con la Galerie Miethke. Esto provocó la dimisión en bloque de Moll y de todo el llamado Grupo Klimt, que incluía a Gustav Klimt, Josef Hoffmann, Koloman Moser y Otto Wagner, perdiendo todos sus derechos sobre el edificio de la Secesión y obligándolos a reestructurar sus redes de comercialización de forma externa.
Inmediatamente después de abandonar la Secesión, Carl Moll asumió a finales de 1905 la dirección artística de la Galerie Miethke, un puesto de alta responsabilidad comercial que mantuvo vigente hasta el año 1912. Durante este septenio, Moll reconfiguró los contratos de exclusividad de la galería y viajó de forma sistemática a París, Berlín y Múnich con el objetivo de adquirir directamente obras de Vincent van Gogh, Paul Cézanne, Paul Gauguin y de los principales exponentes del impresionismo francés para revenderlas a los grandes coleccionistas de la monarquía austrohúngara, obteniendo altos porcentajes por comisión de venta que consolidaron su fortuna personal.
En el ámbito familiar, su hijastra Grete contrajo matrimonio con el industrial Wilhelm Legler, mientras que Alma, tras la muerte de Gustav Mahler en 1911, modificó los equilibrios residenciales y económicos de la familia a través de sus posteriores alianzas con el arquitecto Walter Gropius y el escritor Franz Werfel. Por su parte, su hija biológica, Maria Moll, contrajo matrimonio con Richard Eberstaller, un jurista que iniciaba una ascendente carrera dentro del sistema judicial austríaco. El estallido de la Primera Guerra Mundial en 1914 paralizó el mercado internacional de arte, lo que obligó a Moll a reorientar sus finanzas hacia las subastas locales y la organización de exposiciones benéficas destinadas a recaudar fondos para la Cruz Roja y la asistencia militar del Imperio Austríaco. La derrota militar en 1918 y la posterior hiperinflación de la nueva República de Austria devaluaron severamente sus ahorros en efectivo, obligándolo a depender casi exclusivamente del valor inmobiliario de su residencia en la Hohe Warte y del flujo constante de ingresos generado por la venta de paisajes de mediano formato a la nueva burguesía vienesa.
Durante la década de 1920, Moll realizó numerosos viajes de trabajo por Italia, el sur de Francia y la costa mediterránea, financiados mediante contratos de asesoría para colecciones privadas y ventas directas de sus obras a instituciones estatales. Mantuvo la propiedad de la villa en Steinfeldgasse, aunque realizó reformas estructurales para dividir las estancias y albergar los hogares independientes de su descendencia. Al finalizar la década, aunque su posición como asesor del mercado de arte vienés estaba consolidada, la inestabilidad económica general lo forzó a buscar una aproximación formal hacia sectores políticos de corte nacionalista y conservador para garantizar la adjudicación de pensiones oficiales y compras estatales de sus cuadros.
La crisis económica internacional de 1930 redujo drásticamente las transacciones en el mercado de arte austríaco, colocando a Moll bajo una persistente presión financiera. Al mismo tiempo, su yerno Richard Eberstaller avanzó en las jerarquías judiciales hasta convertirse en vicepresidente del Tribunal Regional de Viena, afiliándose de manera clandestina al Partido Nacionalsocialista Obrero Alemán (NSDAP). Bajo la influencia ideológica de Eberstaller y debido a su propio desencanto con la situación política austríaca, Carl Moll se aproximó activamente al nacionalsocialismo durante la primera mitad de la década de 1930. Tras el Anschluss en marzo de 1938, acontecimiento por el cual la Alemania nazi se anexionó el territorio de Austria, Moll se integró plenamente en las estructuras del régimen. Su hijastra Alma Mahler-Werfel, casada con el escritor judío Franz Werfel, se vio obligada a huir del país de forma inmediata para salvar su vida. Moll aprovechó su influencia política y su posición de parentesco para tomar el control administrativo de la villa vacante de Alma en la Hohe Warte, procediendo a la incautación, catalogación y dispersión de su biblioteca personal y de su valiosa colección de arte, reteniendo varios bienes dentro de su propio domicilio y transfiriendo otros a museos estatales.
El 29 de noviembre de 1938, falleció su esposa Anna Bergen, lo que convirtió a Moll en el único propietario legal de la villa de la calle Steinfeldgasse. Pareciera haber algunos indicios que durante la Segunda Guerra Mundial, entre 1939 y 1945, Moll colaboró con las autoridades culturales del Tercer Reich, como perito oficial y tasador de las colecciones de arte confiscadas a los ciudadanos deportados o exiliados, utilizando su posición para mediar en la adquisición y salvataje de obras destinadas a la Galería del Reich en Viena y a su propia colección privada.
A pesar del recrudecimiento de los bombardeos aliados sobre la capital a partir de 1944, Moll rechazó las órdenes oficiales de evacuación y permaneció atrincherado en su villa de la Hohe Warte junto a su hija Maria y su yerno Richard Eberstaller. A comienzos de abril de 1945, el ejército soviético penetró en los distritos periféricos de Viena, desatando combates urbanos directos. El 12 de abril de 1945, las tropas de la infantería soviética asaltaron el vecindario de la Hohe Warte, ingresando por la fuerza en la residencia de Moll y saqueando parte de sus dependencias. Ante la inminencia de su arresto y la caída definitiva del régimen nazi, Carl Moll, Maria Eberstaller y Richard Eberstaller ejecutaron un pacto de suicidio colectivo premeditado durante las primeras horas del 13 de abril de 1945. Los tres integrantes de la familia ingirieron dosis letales de veneno, sufriendo Moll además heridas por arma de fuego durante el asalto final al inmueble. Tras el deceso de los ocupantes, la villa doble diseñada por Hoffmann fue incendiada, lo que provocó la destrucción total de los diarios personales de Moll, su correspondencia comercial inédita y un gran número de documentos históricos, extinguiendo su registro biográfico exactamente diez días antes de cumplir los ochenta y cuatro años de edad.