Carl Wille Schnitlers bok Slegten fra 1814 er et hovedverk i norsk historieskrivning om embetsmannskulturen i begynnelsen av 1800-tallet. Med sine betydningsfulle arbeider over norsk etterreformatorisk kunst, om hagearkitektur og brukskunst, medvirket han dessuten til å åpne nye forskningsfelter innen norsk kunsthistorie.
Schnitler stammet fra gamle presteslekter på både fars- og morssiden. Etter examen artium ved Kristiania katedralskole 1896 begynte han ved universitetet og tok filologisk embetseksamen 1904.
Schnitler var interessert i kunst og malte selv, men interessen dreide gradvis over mot kunst- og kulturhistorie. Fra 1897 deltok han ved siden av studiene i de ukentlige “kunsthistoriske øvelsene” hos professor Lorentz Dietrichson og fungerte i lange perioder som professorens assistent. Han deltok 1901 i arbeidet med den kulturhistoriske utstilling på Bygdøy. Utstillingen brakte frem et stort materiale, som han kom til å arbeide med i mange år.
Schnitler var kunstanmelder i Aftenposten 1906–11 og arbeidet samtidig som lærer ved forskjellige skoler 1905–08 og som assistent ved Universitetets etnografiske museum 1907–10. Fra 1911 var han universitetsstipendiat i kunsthistorie, og etter Dietrichsons død fungerte han fra 1918 som foreleser i faget og bestyrer av den kunsthistoriske undervisningssamlingen. Han ble utnevnt til professor 1921.
Schnitlers forfatterskap spenner fra antikken til egen samtid. Hans sterke nasjonale holdning gjorde at han valgte å legge hovedtyngden i sin forskning på norsk kunst, primært etter-reformatorisk. I boken Vore oldeforældres land fra 1910 argumenterte han for at norske prospekter fra slutten av 1700-tallet og begynnelsen av 1800-tallet vitnet om kunstnernes prosess i å erverve tilbake en naturfølelse som var gått tapt ved renessansen. Boken ble, i likhet med en rekke av Schnitlers bøker, utgitt i forbindelse med en utstilling. Dette gjelder også Bergens malte portrætter 1600–1850, som han så som et bidrag til å bygge opp “vor kunsts historie” i en periode som lenge var blitt tilsidesatt.
I det kulturhistorisk orienterte verket Slegten fra 1814 fra 1911 hadde Schnitler satt seg som mål å skildre det kulturelle miljø som hersket i “det nye Norges første slegtled”. Her hevdet han at de klassisistiske formidealer som preget denne generasjonen, var uttrykk for en nasjonal og rasjonalistisk holdning som hang sammen med økonomiske og politiske forhold. Fremstillingen bygde på så vel litterære kilder, arkitektur, bildekunst og kunstindustri, som tidens språklige uttrykksform og dagligliv. Schnitler arbeidet før han døde med det påtenkte bind to, som skulle behandle tidsalderens ideer og rasjonalisme. Deler av materialet fra Slegten fra 1814 ble utvidet i jubileumsskriftet Eidsvold 1814 fra 1914.
Fra han var student og til han ble professor, drev Schnitler en utstrakt reisevirksomhet og fikk besøkt de fleste europeiske land samt Egypt. 1922 utgav han boken Reise i Grækenland. Glimt av Italien. Under et opphold i Italia 1912–13 studerte han barokk billedkunst, arkitektur og hageanlegg. Inntrykkene herfra og lesing av kunsthistorikerne H. Wölfflin og A. Riegls arbeider gav ham nytt perspektiv på norsk materiale fra denne perioden.
1914 utkom Fredriksværn. Et norsk militæranlæg fra rokokotiden, hvor han argumenterte for at barokke prinsipper behersker anlegget som helhet. Interessen for det han kalte “arkitektonisert natur” viser seg også i tobindsverket Norske haver i gammel og ny tid, som gir en historisk fremstilling av norske hager fra sagatiden og til 1800-tallet. Dette er blitt stående som et referanseverk over norsk hagearkitektur. Kapitlene som omhandler europeisk hagekunst ble oversatt til svensk og utkom 1917 som Trädgårdskonstens historia i Europa. Samme år forelå også Italiensk renæssance og barok i havekunst og bykunst.
Schnitler var styremedlem i Foreningen Brukskunst fra stiftelsen 1918. I utstillingskatalogene til foreningens utstillinger Nye Hjem 1920 og Form og farve 1924 argumenterte han for at kunstnerne måtte lære av fortidens helhetlige kunstneriske løsninger. Schnitlers fremstilling av empire og klassisisme som forbilde for en moderne tid fikk stor betydning for utviklingen innen hans egen samtids kunsthåndverk og arkitektur.
I boken Norges kunstneriske opdagelse. Maleren Erik Pauelsens norske landskaper 1788 søkte Schnitler å vise at Pauelsens landskaper åpenbarte en kunstnerpersonlighet med en utviklet “naturfølelse”. Samme år utkom det store verket Malerkunsten i Norge i det attende aarhundre, hvor han gav en systematisk behandling av et hittil lite utforsket materiale. Hans tre kapitler om skulptur- og malerkunst fra reformasjonen og til ca. 1800 i tobindsverket Norsk kunsthistorie fra 1927 ble hans siste større arbeid.
Schnitler leverte også mange bidrag til fagtidsskrifter, dagspresse og en rekke kataloginnledninger. Han skrev artikler om norske kunstnere i Allgemeines Lexikon der bildenden Künstler og i de første bind av Norsk biografisk leksikon. Etter hans død ble et utvalg av hans artikler samlet og utgitt under tittelen Kunsten og den gode form.
Carl Wille Schnitler var medlem av Videnskabsselskabet i Kristiania (nå Det Norske Videnskaps-Akademi) fra 1915. Han døde høsten 1926 etter en operasjon, bare tre måneder etter at han hadde giftet seg.