Karl August Friedrich von Duttenhofer entstammt einer verzweigten und nicht unbedeutenden württembergischen Familie, deren Mitglieder zu hohen kirchlichen Würden aufstiegen, bedeutende Ingenieure waren, aber auch unrühmlich ihres Amtes enthoben wurden und verarmt starben. Karl August Friedrich kam am 3. Dezember 1758 in Oberensingen (Nürtingen) als Pfarrerssohn zur Welt. Nach der Schulausbildung wurde er als 14-Jähriger 1773 in die „Militärpflanzschule“ auf der Solitude aufgenommen, die kurz darauf den Rang einer Militärakademie erhielt.

Direkt nach seiner akademischen Abschlussprüfung 1780 bekam der nunmehr 22-Jährige an der Militärakademie eine Anstellung als Mathematiklehrer. Im Dezember 1781 wurde die Militärakademie als Hohe Karlsschule zur Universität erhoben. Zu den ersten, die dort akademische Grade erhielten, gehörte Karl August Friedrich Duttenhofer: Er erlangte am 12. Februar 1782 die Würde eines Magisters der Philosophie, einen Tag später bekam er für dieselbe Arbeit auch einen philosophischen Doktorhut verliehen. 1788 wurde er dort zum Professor für Mathematik und Artillerie ernannt. In dieser Zeit beschäftigte sich der inzwischen 30-Jährige erstmals auch mit dem Fachgebiet, das ihm später zur Lebensaufgabe werden sollte, der Wasserbaukunst.

1790 heiratete er seine Cousine Sibylle Luise Wilhelmine Klett (1771-1822), das Paar hatte vier Kinder. Da sein Gehalt seit seiner Erstanstellung nicht erhöht worden war, bewarb sich Duttenhofer 1792 um eine an der Hohen Karlsschule frei gewordene Professorenstelle in Experimentalphysik, die er dann gegen Gehaltsaufbesserung zusätzlich zu seiner Funktion als Mathematik- und Artillerieprofessor sowie als Leutnant – der er seit 1788 ebenfalls war – ausübte. Dafür bekam er die gewünschte Gehaltserhöhung und musste nunmehr auch Vorlesungen in Experimentalphysik halten sowie die in der Universitätsbibliothek stehende Astronomische Kunstuhr von Pfarrer Philipp Matthäus Hahn „besorgen und bei Anwesenheit von Fremden erklären“, wie es in den Berufungsakten heißt.

1794 ergab sich ein massiver Einschnitt. Nachdem Herzog Karl Eugen, der große Förderer der Hohen Karlsschule, gestorben war, löste dessen Bruder und Nachfolger Herzog Ludwig Eugen diese auf. Duttenhofer übernahm daraufhin verschiedene überregionale Aufgaben in herzoglichen Diensten, u.a. als Militärkartograph und Mühleninspektor, stieg nebenbei in der militärischen Offiziershierarchie bis zum Oberst auf und wurde 1798 zum Oberwasserbaudirektor ernannt, was die Oberaufsicht über das Wasserwesen im Herzogtum Württemberg mit sich brachte. 1817 berief ihn König Wilhelm in die dreiköpfige Schifffahrtskommission. Zu seinem 60. Geburtstag erhielt er den Orden der Württembergischen Krone in der Ritterstufe, welcher mit dem Personaladel verbunden war.

Aber auch noch nach 1794, als Duttenhofers überregionales Engagement begann, befasste er sich mit Stuttgarter Themen. Bis heute von Bedeutung ist der „Neue See“, den Duttenhofer mit initiiert hatte. Er war davon überzeugt, dass die Stadt Stuttgart ein Trinkwasserproblem habe: der obere Teil leide an Wassermangel, der untere Teil an Wasserverunreinigung, so drückte er es 1818 in einer Stellungnahme gegenüber seinem badischen Kollegen Johann Gottfried Tulla aus. Vor diesem Hintergrund untersuchte Duttenhofer im Auftrag des Königs – während er in Heilbronn 1818/21 den Wilhelmskanal baute – einerseits die Möglichkeit der Versorgung Stuttgarts mit Trinkwasser, andererseits aber auch die Möglichkeit der „Wasserspülung“ zur Reinigung der Hauptstadt. Dabei prüfte er verschiedene Varianten der Zuleitung in Röhren und Rinnen, mit Aufstauungen, Seen und Dämmen. Schließlich schlug er vor, die Glems mit einem Damm zu sperren sowie die Überläufe aus dem Bären- und dem Pfaffensee aufzufangen. In abgewandelter Form entstand daraus 1833 der „Neue See“, der die Stuttgarter Trink- und Brauchwasserversorgung nachhaltig verbesserte.

Karl August Friedrich von Duttenhofer starb am 16. Dezember 1836 mit 78 Jahren in Stuttgart, ohne dass er zuvor offiziell in den Ruhestand getreten war. Er wurde auf dem Hoppenlaufriedhof beigesetzt. Geschildert wird er als feine, ja geradezu empfindsame Person von hoher fachlicher und menschlicher Qualität. Inhaltlich dachte und argumentierte er schlüssig und präzise. Er besaß ausgezeichnete theoretische und praktische Fähigkeiten. Außerdem galt er als absolut zuverlässig. Seine schriftlichen Hinterlassenschaften sind klar strukturiert und logisch aufgebaut. Teilweise – z. B. in seinen Überlegungen zu wasserpolizeilichen und flussbautechnischen Angelegenheiten – eilte er seiner Zeit weit voraus. Seine technischen Leistungen wie z.B. die Jagstbrücke in Hohebach oder der Wilhelmskanal in Heilbronn verdienen bis heute hohe Anerkennung.