Qara Qarayev 1918-ci il fevralın 5-də Bakı şəhərində məşhur həkim-pediatr Əbülfəz Qarayevin və Sona xanım İskəndər qızının ailəsində anadan olmuşdur. Qara Qarayev nəslində özünü musiqi sənətinə həsr eləmiş ilk adamdır. Ata tərəfi Abşeronun Fatmayıkəndindən, ana babası İskəndər bəy Axundov isə Şamaxının məşhur nəsillərindən idi. Bu ailə 20-ci əsrin Bakı ziyalıları kimi çox da zəngin deyildi.1926-cı ildə Azərbaycan Dövlət Konservatoriyası yanında musiqi məktəbinə qəbul edilmiş, 1930–cu ildən Azərbaycan Dövlət Konservatoriyası yanında musiqi texnikumunda professor Georgi Şaroyevin fortepiano sinfinin tələbəsi, 1935–ci ildən isə Azərbaycan Dövlət Konservatoriyasında bəstəkarlıq (Leopold Rudolf) və Azərbaycan xalq musiqisinin əsasları (Üzeyir Hacıbəyov) siniflərinin tələbəsi olmuşdur. 1938–ci ildən 1940-cı ilədək P.İ.Çaykovski adına Moskva Dövlət Konservatoriyasında bəstəkarlıq sinfinin (A.N.Aleksandrov) tələbəsi olmuşdur. Bir müddət Bakıya qayıtdıqdan sonra 1946-cı ilədək yenidən Moskva Dövlət Konservatoriyasında bəstəkarlıq sinfinin (Dmitri Şostakoviç) tələbəsi olmuşdur.
Operalar- "Vətən" (1945) - Cövdət Hacıyevlə birgə, "Zəriflik" (1972) - fransız yazıçısı Anri Barbüsün əsəri əsasında qadın səsi və kamera orkestri üçün monodrama (1972)

Baletlər-"Yeddi gözəl" (1952), "İldırımlı yollarla" (1958) - Cənubi Afrika yazıçısı Piter Abrahamsının romanı əsasında yazdığı, "Leyli və Məcnun" (1969) - eyniadlı simfonik poema əsasında birpərdəli xoreoqrafik poema, "Don Kixot" simfonik qravürləri (2000) - eyniadlı simfonik qravürlər əsasında birpərdəli balet

Müzikl-"Çılğın qaskoniyalı" - fransız dramaturqu E.Rostanın "Sirano de Berjerak" komediyası əsasında Azərbaycan musiqisi üçün yeni olan müzikl

Orkestr üçün əsərləri-Leyli və Məcnun simfonik poeması (1947) - Nizaminin poeması əsasında, "Yeddi Gözəl" simfonik süita (1949), "Don Kixot" simfonik qravürləri (1960) - ispan yazıçısı Migel de Servantes əsəri əsasında, Üç simfoniya (1943, 1946, 1965) - III simfoniya Azərbaycan musiqisinə dodekfoniya yazı üsulunun gətirilməsi ilə əlamətdardır, "Azərbaycan süitası" (1939), "Vyetnam süitası", Alban rapsodiyası (1952), Klassik süita (1966), Fortepiano və orkestr üçün "Gənclik" poeması (1937), Skripka və orkestr üçün konsert (1967)

Kamera əsərləri- İki simli kvartet, Kvartettino, Skripka və fortepiano üçün sonata, Fortepiano üçün iki sonatina (1940, 1943), 24 prelüdiya (1951—1963), Nəfəsli və estrada orkestri üçün əsərlər, kinofilmlər, teatr tamaşaları üçün musiqilər.[3]

Kamera vokal əsərləri-Ömər Xəyyamın şeirlərinə səs və fortepiano üçün 6 rübai (1946),Aleksandr Puşkinin şeirlərinə səs və fortepiano üçün "Mən sizi sevirdim" və "Gürcüstan təpələrində" romansları (1949)

Vokal-simfonik əsərləri- "Könül mahnısı" kantatası (1938), "Sevinc mahnısı" kantatası (1947), Səs və caz orkestri üçün 3 noktürn (1958), "Partiyamız" kantatası (1959), "Dostluq himni" (1972). Ümumiyyətlə isə əsərlərindən 12 filmdə istifadə edilib, özü haqqında üç film çəkilib, dörd filmdə isə iştirak edib.

1982–ci il mayın 13-də Moskva şəhərində dünyasını dəyişmişdir. Bakıda dəfn olunmuşdur.
Bəstəkar Fərəc Qarayevin atası, həkim-pediatr Mürsəl Qarayevin qardaşı və Mədəniyyət və Turizm naziri Əbülfəs Qarayevin əmisidir