Окончив институт, преподавал во 2-й Виленской гимназии, с 1893 г. – в Варшавском университете. С 1894 г. – профессор, с 1902 г. – декан историко-филологического факультета Варшавского университета В 1903 г. предпринял этнографическую экспедицию по Беларуси с целью определения этнографической границы белорусской народности и языка, выявления характерных черт белорусской речи в зоне пограничья с украинской и польской территориями. В том же году издал первый том («Введение в изучение языка и народной словесности») своего главного труда – «Белорусы», названного впоследствии «энциклопедией белорусоведения». В 1905 г. был избран ректором Варшавского университета (первый избранный ректор университета). Эту должность занимал до 1910 г. Одновременно с 1905 по 1917 гг. – главный редактор журнала «Русский филологический вестник».
В 1917 г. Е. Ф. Карский стал профессором Петроградского университета С 1920 г. редактировал «Известия Отделения русского языка и словесности Российской академии наук». Также работал директором Музея антропологии и этнографии в Петрограде. В 1922 г. стал действительным членом Института белорусской культуры.
Главной научной заслугой Е. Ф. Карского является создание им науки о белорусском языке. Основываясь на конкретных языковых фактах, в своих многочисленных трудах он показал, что белорусский язык, несмотря на свою близость к соседним славянским языкам, имеет собственную систему, которая развивалась и совершенствовалась во взаимодействии с родственными языками, но по своим собственным законам, что и определило ее современное национальное своеобразие. Он определил границы распространения белорусского языка и его отдельных говоров. В первом томе своего фундаментального труда «Белорусы» от поместил две карты, на которых показал территориальное распространение отдельных фонетических явлений белорусского языка и белорусских диалектов, выделил северо-восточный, южно-западный и средний диалекты белорусского языка, что в совокупности заложило начало нового направления в белорусском языкознании – лингвогеографии.
Описанию системы белорусского языка посвящено несколько разделов 1-го тома «Белорусов» и три выпуска 2-го тома («Язык белорусского племени», 1908–1912), в которых нашли отражение звуковой строй, морфологические и словообразовательные особенности, синтаксические явления. 3-й том «Белорусов» – «Очерки словесности белорусского племени», в трех выпусках (1916–1922), посвящен изучению белорусского фольклора, памятников древней белорусской литературы и белорусской литературы XIX – начала XX в.