Казимир Сосновский родился в Варшаве 19 ноября 1885 года. Вскоре после его рождения семья переехала в Петербург. Там Казимир поступил в классическую гимназию и окончил ее с отличием.
В 1905 году он возвращается в Варшаву и поступает в политехнический институт. Во время революционных событий 1905 года он участвовал в студенческих волнениях, за что был исключен из института. Затем Казимир Сосновский вступил в Польскую социалистическую партию (ППС) и стал активным членом ее боевой организации. В 1907 году он был вынужден эмигрировать в Австро-Венгрию, спасаясь от преследования полиции. Там он продолжил образование и поступил в Львовский политехнический институт. Начиная с 1908 года при его активной деятельности стали создаваться нелегальные вооруженные формирования – стрелецкие дружины.
Первую мировую войну Сосновский встретил в звании подполковника на должности начальника штаба 1-й бригады Польского легиона, сражавшегося на стороне Центральных держав. В 1916 году он стал полковником и командиром 1-й бригады, а в следующем году был назначен главой военного департамента Временного государственного комитета. За отказ легионеров присягать кайзеру в конце июля 1917 года он был арестован и посажен в Шпандау. Затем его перевели в Магдебург.
После победы революции в Германии в ноябре 1918 года Казимир Сосновский был выпущен из тюрьмы, и уже через два дня после освобождения был произведен в генералы. В этом звании он стал командующим Варшавским военным округом, а затем получил пост военного министра. Командование округом он передал своему бывшему подчиненному генералу Рыдз-Смиглы.
После окончания советско-польской войны, во время которой Сосновский командовал резервной армией, он вернулся к должности военного министра. В феврале 1924 года он становится председателем Военного совета страны и командующим Познаньским военным округом. Он принимал участие в работе Женевской конференции по разоружению, возглавив польскую делегацию.
В 1928 году генерал Казимир Сосновский был назначен инспектором армии «Полесье». Он руководил строительством укрепрайонов на востоке Польши, который, в ожидании войны с СССР, был главным стратегическим направлением. Создание долговременных оборонительных рубежей на восточной границе было закончено к 1938 году.
В 1936 году Казимиру Сосновскому в качестве утешения присвоили звание генерала брони.
8 сентября 1939 года, после прорыва немцев к Варшаве, Сосновский добился встречи с маршалом Рыдз-Смиглы. Генерал предложил сконцентрировать все силы, не занятые на защите столицы, на юго-востоке Польши и создать из них мощную группировку, тылами упирающуюся в румынскую границу. Поздним вечером того же дня Сосновский в качестве генерала связи вылетел из Бреста в расположение армии «Карпаты». Следует отметить, что с самого начала этот план был обречен на провал из-за своей полной нереальности, так как, чтобы создать юго-восточную группировку, польским войскам, передвигавшимся пешим ходом, нужно было оторваться от танковых колонн вермахта, пройти 200—300 километров и успеть закрепиться до подхода немцев.
10 сентября 1939 года Казимир Сосновский был назначен командующим Южным фронтом. Его ставка разместилась во Владимире-Волынском. В состав южной группы войск Сосновского вошло все, что осталось от армий «Краков» и «Карпаты», которые спешно были переформированы в армию «Малая Польша». Им была поставлена задача по обороне Львова. Армия «Люблин» генерала Пискора и остатки армии «Прусы» концентрировались у Люблина. Они должны были любой ценой удержать город и не дать противнику прорваться на юго-восток. Львов стал узловым центром группы армий Сосновского.
12 сентября немецкий танковый корпус Клейста прорвал польскую оборону и вышел в тыл армии «Малая Польша». Для спасения армии от окружения Сосновский дал приказ отступить, а на следующий день ему пришлось лично командовать армией и начать ее отвод на позиции севернее Львова. В тот же день 1-я горно-стрелковая дивизия вермахта вышла на окраины города. В предместьях начались уличные бои, а обстрел Львова артиллерией сопровождался также и налетами люфтваффе. Но прорваться в город немецкие части так и не смогли, а 15 сентября защитники Львова перешли в контрнаступление, которое было остановлено только шквальным огнем немецкой артиллерии.
17 сентября Сосновский получил последний приказ отводить свои части по направлению к румынской границе. Но сделать это он уже не мог. Приказ, датированный 13 сентября, поступил к нему слишком поздно. Под ударами 17-й и 18-й пехотных дивизий и 2-го танкового корпуса вермахта войска Сосновского, измотанные попыткам деблокировать Львов и неся большие потери, стали отходить к венгерской границе. Им не удалось пробиться к Львову, чтобы прийти на помощь защитникам города. Рано утром 22 сентября в пригороде Львова Винники поляки подписали акт капитуляции. По условиям капитуляции СССР гарантировал польским военным личную свободу, неприкосновенность их имущества, а также возможность выехать в третью страну. Но гарантии остались только на бумаге.
Сосновскому удалось пересечь границу Венгрии и далее добраться до Парижа, куда он прибыл 11 октября. Собравшиеся здесь польские политики выдвинули на пост президента В. Рачкевича (вместо И. Мосьцицкого, интернированного в Румынии), а премьером стал генерал В. Сикорский. В новом правительстве генерал брони Казимир Сосновский возглавил комитет министров по делам страны. Он приступил к должности 13 ноября 1939 года. Одновременно он возглавил «Союз вооруженной борьбы» – польское движение Сопротивления, оставшиеся на оккупированной территории вооруженные силы Польши. В декабре в Польшу была доставлена специальная директива Сосновского об организации сопротивления захватчикам.
Лондон и Париж предоставили все необходимое генералу Сосновскому для формирования польской армии на территории Франции. В распоряжении генерала находились 82 000 солдат, преимущественно беженцев из Польши. Было решено сформировать два армейских корпуса. Польские войска готовились войти в состав 50-тысячного корпуса союзных экспедиционных сил, направляемых на помощь в Финляндию, для участия в советско-финляндской войне. Но благодаря вмешательству английского правительства война закончилась раньше, чем войска достигли финской территории.
Первые бои польские части провели на территории Норвегии – отдельная бригада польских стрелков в составе 4 батальонов вместе с английскими и французскими частями отражала нападение немецких войск на Нарвик. Но хотя операция в Нарвике прошла удачно (немцы были оттеснены в горы и там блокированы), в начале июня англо-франко-польские войска вынуждены были эвакуироваться из Норвегии.
К началу июня 1940 года во Франции Сосновский располагал следующими силами. На «линии Мажино» были размещены 1-я гренадерская и 2-я стрелковая дивизии численностью по 16 000 человек. Эти части польской армии были полностью укомплектованы и готовы к боевым действиям. Еще часть польских сил была в стадии формирования на французской территории. В Сирии находилась отдельная бригада карпатских стрелков – 4000 солдат.
С первых дней нападения Гитлера на Францию польские войска приняли участие в сражениях с частями вермахта. После начала переговоров французского правительства с немцами о капитуляции Сикорский объявил о том, что теперь поляки будут продолжать сражаться как союзники Англии, приказал начать отводить польские дивизии на север. Но пробиться на соединение с англичанами было уже невозможно. В сложившейся ситуации было принято решение о роспуске 1-й гренадерской дивизии, солдаты которой должны были мелкими группами пробираться на север самостоятельно. 2-я стрелковая дивизия, расквартированная близ Швейцарии, была придана 45-му французскому корпусу. После того как французы начали сдаваться немцам, командующий дивизией генерал Пругар-Кетлинг отдал приказ двигаться на юг. В ночь с 19 на 20 июня солдаты 2-й польской дивизии с развернутыми знаменами и приткнутыми к винтовкам штыками под звуки боевого марша перешли швейцарскую границу, где были интернированы. Через Дюнкерк смогли уйти только 25 тысяч польских солдат и офицеров, остальные попали в плен или влились в ряды французского движения Сопротивления.
В конце июня, когда Франция капитулировала, при встрече с польским послом Черчилль заверил его, что Англия намерена продолжать борьбу с нацистами, и предложил правительству Сикорского перебраться в Лондон. В июне генерал Сосновский вместе с президентом и министрами прибыл в Лондон. Из оставшихся в его распоряжении сил он создал 1-й польский корпус, которому британское командование, в ожидании немецкого вторжения, поручило охрану побережья Шотландии, а польские пилоты вошли в состав летчиков Королевских ВВС. На их счету было более 200 сбитых самолетов люфтваффе – десятая часть потерянных рейхом самолетов в битве за Англию.
В конце лета 1940 года обострились отношения между бывшими союзниками в Сирии. В соответствии с приказом Петена французские части, дислоцированные в Сирии, предприняли попытку разоружить польскую бригаду карпатских стрелков, что едва не привело к вооруженному конфликту между французами и поляками. В конце концов после долгих и утомительных переговоров карпатская бригада в полном вооружении перешла в Палестину под юрисдикцию Великобритании. 30 сентября 1940 года вооруженная и экипированная англичанами отдельная бригада карпатских стрелков прибыла в Александрию. В дальнейшем эта бригада мужественно сражалась против итало-германских войск в Ливии, отражая атаки в осажденном Тобруке (осень 1941) и участвуя в штурме Бардии (начало 1942). Впоследствии карпатские стрелки вошли в состав 2-го польского корпуса генерала Андерса.
После гибели Сикорского 4 июля 1943 года в авиакатастрофе новым премьером стал Миколайчик. Сосновский же был назначен главнокомандующим польскими вооруженными силами.
В начале 1944 года польские вооруженные силы, сформированные в Англии, состояли из 1-й польской танковой дивизии (16 000 человек, 380 танков, 450 автомашин) и 1-й польской отдельной парашютной бригады (2200 человек). Они участвовали в высадке союзников в Нормандии, в операциях на территории Италии, с боями прошли по Франции, Голландии и Бельгии, а закончили войну в Германии. Они храбро сражались, неся потери и нанося поражения немецким частям. В сражении при Фалезе им противостояли танковые дивизии СС «Адольф Гитлер» и «Гитлерюгенд». В этом сражении польские солдаты взяли в плен 5000 эсэсовцев, в том числе 1 генерала и 130 офицеров.
29 сентября 1944 года польские парашютисты в составе 1-й британской парашютно-десантной дивизии приняли участие в операции «Маркет-Гарден», спланированной Монтгомери, рассчитывавшим пробиться к Рейну и первым войти на территорию Германии. Операция провалилась, а дивизия потеряла более половины личного состава. Оставшиеся польские парашютисты были вывезены в Англию и больше не принимали участия в боевых действиях. Генерал Сосновский был вынужден уйти с поста главнокомандующего польскими вооруженными силами.
После войны он выехал в Канаду и поселился в окрестностях Монреаля.
Казимир Сосновский скончался 11 октября 1969 года. Он был похоронен в Париже в костеле Святого Станислава, согласно его завещанию.