Aslen Sivaslı olan Temel Karamollaoğlu, 7 Haziran 1941 yılında babasının öğretmenlik yaptığı Kahramanmaraş’ta doğdu. Kayseri Lisesi’nden 1959 yılında mezun oldu. 1960 yılında Sümerbank bursuyla İngiltere’ye gitti. Manchester Üniversitesi Tekstil Teknoloji bölümünden 1964 yılında mezun oldu. 1967 yılında aynı üniversitede yüksek lisansını tamamladı. Üniversite yıllarında İngiltere Türk Talebe Birliği Başkanlığı yaptı ve Müslüman toplulukların sosyal faaliyetlerine aktif olarak katıldı ve FOSİS’te (İngiltere Müslüman Talebe Cemiyetleri Federasyonu) yöneticilik yaptı.
1967 yılında Türkiye'ye döndü. Kısa süreli olarak Sümerbank’ta ve 1967–1972 yılları arasında Devlet Planlama Teşkilatında Tekstil Sektör Uzmanı olarak görev yaptı. 1973 yılında askerliğini tamamladıktan sonra Altınyıldız’da yöneticilik yaptı. 1975–1977 yıllarında Sanayi ve Teknoloji Bakanlığında önce Teşvik ve Uygulama Genel Müdürü bilahare Yaygın Sanayiden Sorumlu Müsteşar Muavini olarak görev yaptı. Bu dönemde sanayinin gelişmesini ve Türkiye sathına yayılmasını hedefleyen önemli çalışmalar yaptı. Türkiye’deki tüm yatırımlarını/ kapasite, teknoloji ve konumu itibari ile yönlendirilerek teşvikini yapan Teşvik ve Uygulama Genel Müdürlüğünde İstanbul’un nüfusunun artmaması ve yatırımların Anadolu’ya yayılması hususunda çaba gösterdi. Yaygın Sanayi Koordinatörlüğü döneminde, Anadolu’da Organize Sanayi Siteleri ve Küçük Sanayi Sitelerinin kurulması çalışmalarının hızlandırılmasında önemli rol oynadı. Bu dönemde Türkiye’nin her ilinde özel sektör eliyle veya devlet öncülüğünde yüzlerce yatırımlar yapıldı.
DPT’de görev yaptığı dönemde, uluslararası alandaki çalışmalara katıldı. Bu dönemde Türkiye, İran ve Pakistan arasında kurulan ülke sanayilerinin koordine edilmesi için RCD (Bölgesel Kalkınma İşbirliği) çalışmalarında görev aldı. 1969 yılında ESAM’ın (Ekonomik ve Sosyal Araştırmalar Merkezi) kurucuları arasında yer aldı. Bu yıldan itibaren kesintisiz olarak ESAM faaliyetlerine iştirak etti, birçok dönemde yönetimde görev aldı.
Bu yıllarda Türkiye’nin maneviyat önderlerinden Mehmet Zahid Kotku’yu ve siyasette devrim mahiyetinde yeni bir hamle başlatan Prof. Dr. Necmettin Erbakan’la tanıştı. Bu iki şahsiyet, sonraki hayatının şekillenmesinde etkili oldu. 1977 yılında aktif siyasi hayata başladı. Millî Selamet Partisi'nden Sivas Milletvekili seçildi. 1978’de Parti Genel Kurulu Üyeliğine seçildi. Parlamento çalışmalarında KİT Komisyonu Üyeliği yaptı ve DPT’de başlattığı sanayileşme çalışmalarının takipçisi oldu. KİT Komisyonunda “Uçak Sanayi Alt Komisyonu” Başkanlığını üstlendi. Milletvekilliği döneminde Türkiye’yi üç yıl Avrupa Konseyi Parlamenter Meclisi’nde temsil etti. Burada Kıbrıs ve İslam ülkeleriyle ilgili konuları aktif olarak takip etti. 1980 askeri darbesinde tutuklandı. 10 ay gözaltında tutulduktan sonra beraat etti. 1987 referandumu ile siyasi yasaklar kaldırılana kadar aktif siyasetten uzak kaldı. Bu dönemde önce özel sektörde danışmanlık yaptı, ardından beş yıl Bahariye Mensucat’ın Genel Müdürlüğü yaptı. Genel Müdürlüğü döneminde firmanın kurumsal ve fiziksel yeniden yapılanma sürecini başarıyla yönetti, rantabiliteyi artırdı. 1987 yılında referandumla birlikte siyasi hayata geri döndü ve Refah Partisi Genel İdare Kurulu Üyeliğine seçildi. 1987 genel seçimlerinde milletvekili adayı oldu.
1989 ve 1994 yıllarında iki dönem Refah Partisi'nden Sivas Belediye Başkanlığına seçildi. Belediye Başkanlığı yaptığı dönemde Sivas’ın ekonomik, sosyal ve kültürel yönden kalkınması amacıyla çok sayıda iktisadi, sosyal ve kültürel faaliyetin organizasyonunu yaptı. Şehrin altyapı yatırımları kısa sürede tamamlandı. Sivas modern şehir planlamasında ve belediyecilikte örnek şehir haline geldi. Belediye hizmetlerinin kapsamı genişletilerek bir ekonomik kalkınma projesi hazırlandı. Belediye öncülüğünde Organize Sanayi Bölgesi kuruldu. Vakıf çalışmalarına, sosyal ve kültürel faaliyetlere önem verildi, şehrin tarihi ve kültürel yapısına sahip çıkıldı.
Sivas Belediye’sindeki çalışmaları, Refah Partisi’nin aynı dönemdeki Van, Kahramanmaraş, Konya ve Şanlıurfa illerindeki belediye çalışmaları ile birlikte Türkiye’de belediyecilik anlayışında devrim mahiyetinde bir hamle yaptı ve Milli Görüş hareketinin iktidara gelmesinde rol oynadı. Bu dönemde belediye çalışmalarını; partizanlık yapmama, işi ehline verme, adil olma, rüşvet ve yolsuzluğa fırsat vermeme ve herkesin derdiyle dertlenme üzerine inşa etti.
1995 Genel Seçimlerinde Refah Partisinden Sivas Milletvekili olarak tekrar Meclis’e girdi. Bu dönemde NATO Parlamenter Asamblesi Üyesi olarak görev yaptı. Türkiye’yi temsilen tüm Avrupa ülkelerine ve çok sayıda ülkeye gitti. Bu dönemde rahmetli Erbakan’ın İslam birliğinin oluşturulması, olgunlaştırılması ve D8’lerin kurulması çalışmalarına katıldı. Aynı dönemde Refah Partisi Grup Başkanvekilliğine seçildi. Bu görevini Refah Partisinin kapatılmasına kadar sürdürdü.
Refah Partisi’nin Anayasa Mahkemesince kapatılmasından sonra Fazilet Partisine katıldı. 1999 seçimlerinde Sivas’tan yeniden Milletvekili seçildi. Bu yasama döneminde NATO Parlamenter Asamblesi Üyeliği devam etti. Fazilet Partisinin 2001 tarihinde kapatılması üzerine Saadet Partisi’nin kuruluşunda yer aldı ve Dış İlişkilerden Sorumlu Genel Başkan Yardımcılığı görevine getirildi. Erbakan’ın vefatından önce siyasi hareketin çizgisinden sapmaması için oluşturduğu Yüksek İstişare Kurulu’nda, oluşturulduğu tarihten itibaren üye olarak bulundu.
30 Ekim 2016 tarihinde gerçekleştirilen Saadet Partisi 6. Olağan Kongresi'nde Saadet Partisi Genel Başkanlığı görevine seçildi. Genel Başkan olduktan sonraki çıkışlarıyla kamuoyunda büyük yankı uyandırdı. Kutuplaşmaya ve ötekileştirmeye karşı yaptığı birleştirici ve kucaklayıcı konuşmaları, Hükümet Sistemi Değişikliği Referandumundaki "Lütfen düşünün; düşünmeden karar vermeyin. Düşünmezsem 'evet', düşünürsem 'hayır' " çıkışı büyük ses getirdi. Kendisine ve partisine uygulanan medya ambargosuna karşı sosyal medyayı aktif bir şekilde kullandı ve "Medya Padişahınsa, Sosyal Medya da Bizimdir" sözüyle dikkat çekti. "Türkiye'nin Geleceği İçin Lider Ziyaretleri" yaparak; Cumhurbaşkanı, iktidar partisi, ana muhalefet partisi ve meclisteki diğer partilerle de görüşerek, ülke meseleleri hakkında fikir alışverişinde bulundu, toplumsal mutabakat sağlanmasının önemine ve aciliyetine vurgu yaptı.
Partisinin 3 Kasım 2019 tarihindeki 7.Olağan Büyük Kongresi'nde yeniden Genel Başkan seçildi. Evli ve 5 çocuk babası olan Karamollaoğlu, iyi derecede İngilizce bilmektedir.