Kaarlo Blomstedtin vanhemmat olivat rehtori Kaarlo Johan Blomstedt ja Alma Josefina Wegelius. Hän pääsi ylioppilaaksi 1898 Hämeenlinnan lyseosta ja valmistui Helsingin yliopistosta filosofian kandidaatiksi 1902, filosofian maisteriksi 1903 sekä filosofian lisensiaatiksi ja tohtoriksi 1921.[3]
Blomstedt oli organisoimassa Suomen arkistolaitosta ja toimi virkamiehenä Kansallisarkistossa vuodesta 1908 nousten sen päälliköksi vuonna 1927 (titteli vuodesta 1939 oli valtionarkistonhoitaja). Hän oli puheenjohtajana arkistovaltuuskunnassa 1928−1946, kun maakunta-arkistot perustettiin. Blomstedt oli historian dosentti Helsingin yliopistossa vuosina 1921–1933 ja elämäkertahakuteoksen Kansallinen elämäkerrasto päätoimittaja 1928–1934. Hän sai professorin arvon 1933.[3]
Historiallinen osakunta 1864-1875: muistokuvaus. Historiallinen arkisto 33. Suomen historiallinen seura, Helsinki 1925
Suomen historiallinen seura 1875-1925. Historiallinen arkisto 33. Suomen historiallinen seura, Helsinki 1925
Maakunta-arkiston tehtävä ja yleinen merkitys, lähinnä Länsi-Suomea silmälläpitäen: lyhennys esitelmästä Turun valtuuston arkistotoimikunnan kutsumassa edustajainkokouksessa toukok. 19 p. 1926. Turku 1926
Suomalaisen Kirjallisuuden seura 1831-1931: historia, muinaistutkimus, maantiede. Suomalaisen Kirjallisuuden Seura, Helsinki 1931
Aatelin maanhankinnasta 1500-luvulla. Historiallinen arkisto 39. Suomen historiallinen seura, Helsinki 1932
Ajatuksenvaihtoa kansallisista ja tieteellisistä kysymyksistä: Otto Furuhjelmin, J. V. Snellmanin, Yrjö Koskisen ja E. G. Palménin kirjeitä 1850-1880-luvuilta. Helsinki 1933
Gunnar Suolahti 16/9 1876- 26/12 1933. Helsinki 1933
Tanskalainen suomenystävä ja hänen uusin teoksensa. Helsinki: Tekijä, 1933 (erip. Uudesta Suomesta; aiheena Kalevalan tanskantaja F. Ohrt)
Davidin kapina v. 1438. Helsinki 1937
Täljen kokous v. 1602. Helsinki 1938
Suomen järjestäminen omaksi salpietarinvalmistuspiiriksi. Helsinki 1939
Tieteellisen arkistolaitoksemme syntyajoilta. Helsinki 1939 Verkossa
Turun kaupungin vaakunan synty ja asiasisältö. Helsinki 1939
Uusi arkistolaki. Historiallinen Aikakauskirja 1/1939, s. 156-158. Helsinki 1939.
Vuosisadan takaisia oloja ja mielialoja: J. J. Nordströmin muistiinpanoja. Helsinki 1940
Ensimmäisen suomenkielisen raamatun painatus- ja jakeluvaiheita. Helsinki 1942
Karjalan ja muun Suomen myöhäiskeskiaikaisista laamanneista. Helsinki 1942
Vieläkin sananen keskiaikaisesta laamannilaitoksestamme. Helsinki 1942