Родился в Ереване. Окончил музыкальное училище. Учебу продолжил в Ереванской государственной консерватории. Более полувека К. Мирзоян принимал участие в изучении национальных инструментов. В 1965 г. Kарлен Мирзоян основал народно-инструментальный оркестр «Эребуни», в 1976 г. – Государственной филармонический оркестр армянских народных инструментов, в 1982 г. – основал и руководил оркестром древних дыхательных инструментов «Ткзар», в 2016 г. – оркестр «Армения» в Лос-Анджелесе. С 2001 по 2011 гг. он также занимался музыкальной деятельностью в США. Карлен Мирзоян автор книги.