Als Residenz- und Landeshauptstadt war Karlsruhe spätestens seit der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts ein kulturelles Zentrum der Region. Seither hat Karlsruhe auf diesem Gebiet stetig an Bedeutung gewonnen und bietet heute für eine Stadt ihrer Größe ein ungewöhnlich reiches und vielfältiges kulturelles Angebot. Im Zentrum des kulturellen Gemeinschaftslebens steht dabei das Badische Staatstheater, das mit seinen Aufführungen in den Bereichen Oper, Ballett, Orchestermusik und Schauspiel heute ein überregionaler Anziehungspunkt ist. Karlsruhe ist zudem für seine zahlreichen kleineren Bühnen bekannt, unter denen das Kammertheater und das Sandkorntheater die bekanntesten sind. Im Museumsbereich hat sich neben den großen Traditionshäusern Staatliches Museum für Naturkunde, Badisches Landesmuseum und Staatliche Kunsthalle das 1989 gegründete Zentrum für Kunst und Medientechnologie zu einem Besuchermagneten entwickelt.

Das „ZKM“ widmet sich schwerpunktmäßig den Neuen Medien und vereint Sammlungen, Ausstellungen, künstlerische Produktion, Forschung und Lehre aus diesem Bereich unter einem Dach. Mit ihrer innovativen Struktur sorgt die Einrichtung seit ihrer Gründung 1989 für internationales Aufsehen. Der Erforschung und Darstellung der Geschichte Karlsruhes widmen sich mit dem Stadtmuseum, der Erinnerungsstätte Ständehaus, dem Pfinzgaumuseum in Durlach und dem Stadtarchiv mehrer städtische Einrichtungen. Wertvolle historische Quellen beherbergen zudem das Generallandesarchiv und auch die Badische Landesbibliothek, die aus der Bibliothek der badischen Herrscher hervorgegangen ist.

Mit der seit 2004 in der Messe Karlsruhe veranstalteten internationalen Kunstmesse „art Karlsruhe“ hat sich die Stadt auf dem Gebiet der Gegenwartskunst einen Namen gemacht. Der Vermittlung und der Förderung zeitgenössischer Kunst hat sich der gemeinnützige Badische Kunstverein verschrieben, der zu den ältesten in Deutschland zählt. Einen wichtigen Beitrag zur Kunstszene leistet zudem traditionell die 1854 gegründete Staatliche Akademie für Bildende Künste. Hier lehrten u. a. HAP Grieshaber (1909–1981), Horst Antes, Georg Baselitz und Markus Lüpertz. Auch die Lehrkräfte und Studenten der Musikhochschule spielen eine wichtige Rolle im kulturellen Leben Karlsruhes.

Mit Wolfgang Rihm unterrichtet hier einer der bedeutendsten  Komponisten der Gegenwart. In der deutschen Literaturszene ist Karlsruhe als Sitz der Literarischen Gesellschaft bekannt, die mit fast 7.000 Mitgliedern der größte literarische Verein in Mitteleuropa ist. Sie hütet den Nachlass Joseph Viktor von Scheffels (1826–1886) und vergibt mit dem Scheffel-Preis für die beste Abiturleistung im Fach Deutsch den wichtigsten überregionalen Schulförderpreis der Bundesrepublik Deutschland. Neben den zahlreichen alteingesessenen Kultureinrichtungen hat sich in Karlsruhe auch eine bedeutende alternative Kulturszene herausgebildet. Ein Pionier auf diesem Gebiet war das „Tollhaus“, das sich zum größten Kulturzentrum der Region entwickelt hat und ein breit gefächertes Programm aus allen Kultursparten anbietet. Mit weiteren Einrichtungen der Alternativ- und Clubkkultur ist es auf dem Gelände des „Kreativpark Alter Schlachthof“ untergebracht.