Родился в родовитой лифляндской дворянской семье. Образование получил на юридическом факультете С.-Петербургского университета. С 1854 начинается его служба в департаменте Министерства народного просвещения, затем в Государственной канцелярии. В июне 1855 командирован в Крым в распоряжение графа М. В. Вильегорского-Матюшина. Там он состоял при комиссии «О сборе приношений в пользу раненых при защите Севастополя и семейств убитых», находившейся в Симферополе. Работать ему приходилось в тяжелейших условиях. Достаточно отметить, что из восьми членов комиссии к концу ее деятельности в живых остались только трое. Сам граф Пален заразился тифом и долго болел. За участие в работе этой комиссии он получил орден Св. Владимира 4-й степени.
С 1860 К. И. Пален продолжил работу в Государственной канцелярии в качестве экспедитора, но вскоре получил новое назначение — вице-директора департамента исполнительной полиции Министерства внутренних дел. В 1864 становится псковским губернатором.
Ворота здания Московских судебных установлений
В январе 1867 граф Пален сменил Н. И. Стояновского на посту товарища министра юстиции, а в октябре того же года вступил в управление Министерством юс тиции и наряду с этим занял должность статс-секретаря императора. В марте 1868 государь утвердил его в должности министра юстиции и генерал-прокурора.
30 мая 1878 Константин Иванович был уволен с должности министра юстиции (оставлен членом Государственного совета и статс-секретарем). В порядке компенсации государь «пожаловал» ему чин действительного тайного советника. Подоплекой отставки стало оправдание С.-Петербургским окружным судом В. И. Засулич, стрелявшей в градоначальника Ф. Ф. Трепова.
К. И. Пален нередко участвовал в работе различных комитетов и комиссий, активно выступал в Государственном совете, в 1885 временно председательствовал в Комитете министров, но былого влияния на государственные дела уже не оказывал. Бывший министр юстиции в конце века подолгу жил в своем имении в Курляндской губернии, где его не раз избирали почетным мировым судьей. Спокойная, размеренная жизнь изменила его в лучшую сторону. Он стал мягче, либеральнее.