Przed wybuchem II wojny światowej został umieszczony przez Niemców w Sonderfahndungsbuch Polen – specjalnej księdze gończej. Wyjechał do Lublina, następnie do Lwowa. Po agresji ZSRR na Polskę z 17 września 1939 na terenach wschodnich II Rzeczypospolitej został aresztowany przez sowietów. Wiosną 1940 funkcjonariusze NKWD zamordowali go na Ukrainie. Ofiary tej zbrodni grzebane były w bezimiennych mogiłach zbiorowych w Bykowni, gdzie 21 września 2012 został oficjalnie otwarty Polski Cmentarz Wojenny w Kijowie-Bykowni. Jego nazwisko figuruje na tzw. Ukraińskiej Liście Katyńskiej opublikowanej w 1994 (został wymieniony na liście wywózkowej 56-3/76 z maja 1940, oznaczony numerem 661).
Karol Grzesik był kawalerem. Jego siostrzenicą jest śpiewaczka Krystyna Szostek-Radkowa'Tadeusz Kijonka, Harmonia – rzecz o Krystynie Szostek-Radkowej, esej w pięciopłytowym albumie Krystyna Szostek-Radkowa. Mezzosopran, Polskie Radio (2006)..