Muir 1965 augusztusában Blackpoolban minden idők legfiatalabb világcsúcstartója lett, amikor a 100 méteres hátúszást 1.087 perc alatt teljesítette 12 évesen, 10 hónaposan és 25 naposan. Később 15 újabb világcsúcsot úszott.
Karen Muir 22-szeres dél-afrikai és 3-szoros amerikai bajnok volt, olimpián azonban nem szerepelhetett, hiszen az ő idejében Dél-Afrika az apartheid-éra miatt nem vehetett részt az ötkarikás játékokon (1964 és 1992 között).