卡門1881年5月11日生於匈牙利，父親是教育學教授，他受到了良好的早期教育。兒童時代的卡門，很早就顯露出數學天賦。卡門的數學天賦著實使父親感到驚奇，但是卡門的父親從全麵教育出發，不得不采取措施，抑製他在數學方麵的智力發展，讓他多學些人文科學知識。
9歲那年，卡門進入了被人們譽為“明星搖籃”的匈牙利明達中學。17歲的卡門，作為一名中學優等生，進入了當時匈牙利惟一的工科大學約瑟夫皇家工藝大學。25歲的卡門爭取到了匈牙利科學院的獎學金後，便前往當時世界的科學聖地——哥廷根。
20世紀初，哥廷根的人口不足3萬，然而，這是一座智力之城、學院之城，哥廷根在近代科學文明中頗有名望。古老的建築，迷人的花園，幽靜的街巷，一派靜悄悄地莊嚴氣氛，世紀的牆垣環抱著鬱鬱蔥蔥的林陰，哥廷根大學哥特式建築的尖形塔，更使這裏具有中世紀修道院的風格。
哥廷根大學是1734年創建的一所古老的普魯士大學，當時是世界理論科學的中心。哥廷根也是近代流體力學的發祥地，被譽為“空氣動力學之父”的路德維希·普朗特此時正在這裏主持工作。
普朗特十分注意研究從複雜的工程問題中抽出基本的物理過程，再用簡化的數學方法加以分析，這與卡門的想法十分吻合。
在普朗特的指導下，卡門利用哥廷根良好的實驗條件，對一係列機械工程問題進行了研究。
這為他日後的飛機結構設計，提供了重要的技術保障。
1903年，卡門通過了博士學位答辯，而後赴巴黎學習考察。不久，普朗特從哥廷根寄邀請信，要卡門回去擔任實驗室的助手，參加哥廷根第一個風洞的籌建及“齊柏林號”飛艇的設計。卡門愉快地接受了這一邀請，從此他開始了作為航空科學家的生涯。
哥廷根風洞是為“齊柏林號”飛艇設計服務的；卡門協助普朗特完成了德國第一批空氣動力學實驗。同時，他還擔任力學課的教員。哥廷根的學習、研究和生活對於卡門說來是十分珍貴的。
當時，一批科學明星薈萃於哥廷根。卡門置身於這些科學大師之中，眼界大開。尤其是希爾伯特與克萊因這兩位各有所長的數學大師，對卡門產生了深遠影響，使卡門橫跨兩個基本學科——純粹數學和應用數學。
卡門投入科學研究初期，正是物理學的革命時期。放射性的發現正在揭開原子奧秘的帷幕。
1911年到1921年間，普朗特正在研究邊界層分離現象。他設計了一個水槽，用以觀察流體經過圓柱體後麵的分離現象。水槽裏的水流不斷發生擺動，普朗特對此並不注意。卡門思想敏捷，善於洞察事物本質，當他插手這一實驗之後，立即加以深入研究。
實驗顯示，流水在圓柱後形成兩排交叉的渦旋。卡門對此進行了數學分析，從理論上證明隻有交叉排列的渦旋才是穩定的。他在三個星期內完成了兩篇出色的論文，這兩篇論文成為流體力學中一次重大發現的標誌。
流體經過一個障礙物，會在它後麵留下兩排交叉的渦旋，這一現象早已為人們所知，但是，卡門第一次從理論角度闡明了這一現象的實質。由於這兩排交叉的渦旋好像是大街兩旁的兩排街燈，於是人們把這一現象叫做“卡門過街”。
在人類的建築史上，因忽視“卡門過街”的作用，曾發生過一起驚心動魄的事件。事情是這樣的：在美國西雅圖附近有一座橫跨塔科馬海峽的大橋，它是一位著名建築師設計的“藝術傑作”。1940年11月7日，8級狂風大作，在強烈的“卡門過街”的作用下，大橋發生了急劇的扭曲、振動，結果在不到一個小時崩塌殆盡。人們最終意識到建築設計必須考慮“卡門過街”的效應，因為一切建築物都處於空氣這一流體之中，風速過快時都會產生“卡門過街”
現象。
卡門離開哥廷根前往亞琛任教時，已經奠定了他的基本流體力學理論權威的基礎。不久，他擔任亞琛工學院空氣動力研究所所長。他在亞琛工作期間，組織並主持了三次國際應用力學會議。卡門和他的老師普朗特合作研究，突破了如今仍被人們視為流體力學最大難題的“湍流”問題，雖然這個問題至今仍困擾著人類，但“湍流”問題的研究在這一時期獲得了第一次重大進展。卡門和普朗特的湍流理論，現在仍是工程湍流計算中的重要依據，成為流體力學的經典理論。
1929年卡門出任加州理工學院航空實驗室主任時，美國的航空工業正處於蓬勃發展階段。從1930年到1942年，經過12年的努力，卡門領導的加州理工學院航空實驗室，已經成為國際流體力學研究中心。卡門在整個流體力學領域，指導了兩代科學家和工程師，開拓了新領域，為航空技術奠定了紮實的科學基礎。