Der U-Bahnhof Karlsplatz (Stachus) wurde vom U-Bahn-Referat in Zusammenarbeit mit dem Büro Brückner geplant. Die Wandgraphiken stammen von Volker Sander.
Seinen Namen trägt der namensgebende Platz nach Kurfürst Karl Theodor (1724-1799), der die Festungsanlagen vor dem damaligen Neuhauser Tor abreißen ließ und dem Platz die heutige halbrunde Gestalt verlieh.
Der Bahnsteig und seine Zugangsanlagen sind in braun-grün-beige gehalten. Entlang der Bahnsteigkante trennt eine herabhängende Längsschürze den nicht weiter gestalteten Bereich über den Gleisen vom Bahnsteig ab.
Die Wandgraphiken zeigen in Siebdruck auf Email-Paneelen aufgebrachte Bauwerke der Umgebung sowie ältere Münchner Verkehrsmittel, von der Pferdetram bis zum Omnibus und der U-Bahn. Ihre unterschiedlichen Geschwindigkeiten werden künstlerisch angedeutet durch nachgezogene Linien.
Der Beiname "Stachus", der sich auch auf allen Stationsschildern niederschlägt, geht vermutlich auf eine Gastwirtschaft "Stachus-Wirt" zurück, die ein Eustachius Föderl an der Position des heutigen Kaufhof-Gebäudes ab 1747 betrieb. Im Volksmund ist die Bezeichnung "Stachus" noch heute deutlich gängiger als "Karlsplatz".
Die beiden Bahnsteige sind in bergmännisch aufgefahrenen Einzelröhren untergebracht, die durch mehrere Querschläge verbunden sind und um knapp eine halbe Bahnsteiglänge versetzt zueinander angeordnet sind.
Am östlichen Ende führt eine Fahrtreppenanlage zu einem Sperrengeschoss am Lenbachplatz, am westlichen eine weitere Treppenanlage zu einem Zwischengeschoss, von dem aus sowohl die S-Bahn-Stammstrecke als auch das Stachus-Untergeschoss mit dem dortigen Einkaufszentrum erreicht werden kann.
Am westlichen Ende des Bahnsteigs Richtung Odeonsplatz befindet sich ein Aufzug zum Stachus-Einkaufszentrum.
An den Bahnsteigen fallen ferner die langen Reihen an Sitzplätzen auf, die teilweise mehrere Dutzend Plätze in einer durchgängigen Reihe aufweisen.
Der Bahnhof ist der tiefste im Münchner U-Bahnnetz, die drei Fahrtreppen am Ausgang Lenbachplatz sind mit 244 Stufen, 56,5 Metern Länge und 20,63 Metern Förderhöhe die längsten in Bayern. Im Sommer 2022 wurden alle drei Treppen während einer zweimonatigen Sperrung des U-Bahnhofs erneuert. Die komplette Sperrung war notwendig, da im Falle einer Evakuierung mit nur einem Rettungsweg in Richtung Stachus die nötigen Fluchtkapazitäten nicht mehr gegeben waren und zudem der Platz auf dem Bahnsteig durch die Lagerung der Treppenteile deutlich reduziert war.
Im weiteren Verlauf zum Odeonsplatz wird mit etwa 36 Metern auch die tiefste Stelle des gesamten Netzes erreicht. Der Bahnsteig selbst liegt in etwa 25 Metern Tiefe unter der Oberfläche.