1982 yılında Kocaeli'nin Yuvacık ilçesinde doğdu. Eğitimini sırasıyla Yuvacık İlköğretim Okulu, İzmit İmam Hatip Lisesi ve Bilkent Üniversitesi Güzel Sanatlar Fakültesi'nde gerçekleştirdi.
2000 ve 2002 yılları arasında eğitim gördüğü Bilkent Üniversitesi'nde, Bilkent Demokratik Düşünce Kulübünün kuruculuğu ve başkanlığını yürüten Karaosmanoğlu, 2002-2003 yılları arasında da Bilkent İletişim ve Tasarım kulübünü kurdu.
AK Parti'nin kuruluşunda Genel Merkez Gençlik Kolları MKYK üyesi olarak görev alan Karaosmanoğlu, Genel Merkez Gençlik Kolları'nda, 2002-2004 yılları arasında Gençlik Kolları Genel Sekreterliği, 2004-2005 yılları arasında Sosyal İşler Başkanlığı, 2005-2008 yılları arasında Teşkilat Başkanlığı ve 2008-2011 yılları arasında Siyasi ve Hukuki İşler Başkanlığı görevlerini yürüttü.
İsmail Karaosmanoğlu, Nisan 2011’den bu yana Genel Merkez Gençlik Kolları Başkanlığını yürütüyor.
Ticaretle uğraşan, evli ve 3 çocuk babası olan Karaosmanoğlu, iyi derecede İngilizce ve orta derecede Arapça biliyor.
