[1]​[2]​[3]​[4]​ Karlin nació en Janów, Polonia y emigró a Chicago cuando era niño.

Criado en un hogar judío ortodoxo, Karlin se volvió ateo en su adolescencia y siguió siendo ateo por el resto de su vida.

Más adelante en su vida, dijo a sus tres hijos, quienes se convirtieron en científicos, que caminar por la calle sin una kipá en la cabeza por primera vez fue un hito en su vida.

Hizo un extenso trabajo en genética matemática de poblaciones.

[10]​En 1989, el presidente George H. W. Bush otorgó a Karlin la Medalla Nacional de Ciencias "por su amplia y notable investigación en análisis matemático, teoría de probabilidad y estadística matemática, y en la aplicación de estas ideas a la economía matemática, la mecánica y la genética de poblaciones".