Lisans eğitimini Matematik öğretmenliği, yüksek lisansını eğitim yönetimi alanında tamamlamış olan Kayhan Karlı, Türkiye’de özel okullarda ve yurtdışında öğretmenlikle başlayan kariyerine eğitim yönetciliğiyle devam etmiştir. Sonrasında  İngiltere Bognor Regis Community College, AKA Koleji ve TED Bursa Koleji’nde Genel Müdür olarak hizmet vermiştir. Harvard Üniversitesi’nde “Art and Practice of Leadership Development”  programını bitirmiş bir liderlik eğitimcisidir.

Karlı; “Öğrenme Yoldaşlığı”nı kavramsallaştırmış ve kişisel ve mesleki gelişim alanında kullanılmaya başlanmasını sağlamıştır. Öğrenme Yoldaşı kavramı bugün pek çok eğitimci tarafından kullanılmakta ve 21. yüzyılın birlikte öğrenme ve gelişme felsefesini yansıtan en önemli kavramsal yaklaşımlardan biri haline gelmiştir. 2011’den bu yana ülke genelinde yapmaya başladığı “21. Yüzyılın Okulu ve Öğrenme” başlıklı konferanslar serisiyle otuz binden fazla eğitimciye Dijital teknolojler, Küreselleşme ve Beyin araştırmalarının eğitimi ve okulu nasıl değiştirdiğini anlatmış ve halen sürdürmektedir.

Eylül 2013`den itibaren Boğaziçi Üniversitesi Eğitim Fakültesinde yarı zamanlı öğretim görevlisi olarak ders vermektedir. Aynı dönemde Yenilikçi Öğrenme Merkezi‘ni kurarak, eğitim kurumları ve eğitimcilerle her alanda gelişim projeleri yapmaya devam etmektedir. Uluslararası eğitim kuruluşlarında öğretmen eğitimi ve okul gelişimi konusunda eğitimci olarak yer almış ve Harvard, University of Sussex üniversitelerinde öğretmen gelişimi alanında eğitimler almıştır. Aynı zamanda uzun yıllardır sürdürdüğü öğretimsel koçluk çalışmaları ile birlikte ICF üyesi profesyonel bir Koçtur. 

2021 yılında Türkiyenin İlk Dijital Öğrenme Pazaryeri olan Legonimbus’u kuran Karlı, mesleki gelişim programlarının tasarlanması ve sunumu konusunda ulusal ve uluslar arası düzeyde önemli bir deneyime sahiptir. Binlerce öğretmenle tasarladığı ve uyguladığı atölyelerde ve öğrenme yoldaşlığı oturumlarında çalışmış olmanın yanında çok sayıda kurumun da danışmanlığını yapmaktadır.