1844年11月25日，本茨生於德國壹個工程師之家，童年喪父，家境貧寒，母親供養他接受良好的教育。從中學時代開始，本茨就對自然科學產生了濃厚的興趣，1860年進入卡爾斯魯厄綜合科技學校，系統地學習機械構造，機械原理，發動機制造，機械制造，經濟核算等課程，為他以後的發展打下了良好基礎。1860-1870年，他曾經在多家企業任職，當過制圖員，設計師和工廠主管。1871年與他人合作建立壹家公司，並於1879年開發成功二沖程發動機。隨後，他又獲得若幹項相關專利，如發動機調速系統、電池點火系統等。1882年公司轉為股份制公司，由於研究工作受阻，1883年本茨離開該公司。
1883年，本茨與另兩位合作者建立了奔馳公司萊茵燃發動機工廠（Benz&Co.Rheinsche Gasmotoren Fabrik)，開始生產工業用二沖程發動機，
同時向其他企業出售燃氣發動機許可證。公司的穩定運轉和穩定的資金支持，使本茨有中夠的精力投入汽車發動機的研發，也使他的明汽車的路線與戴姆勒的完全不同。戴姆勒是把自己生產的發動機裝在現成的普通四輪馬車上，而本茨則致力於從四沖程汽油機到適宜搭載發動機的車輛整體性能開發。1886年1月29日，本茨開發的三輪四沖程發動機汽車獲得發明專利書，同年7月3日該車對外公開展示。
1890年，奔馳公司為德國第二大發動機制造高，1893年奔馳汽車以樞軸轉向代替了拉桿轉向，1896年本茨發明了對置式發動機，這是今天水平對置活塞式發動機的前身。1899年奔馳公司股份化，更名為“Ben&Cie”。
在發明汽車的過程中，卡爾·本茨的勇氣令人十分欽佩。首先，他甘心清苦，埋頭於自己的發明工作。其次，他果敢地摒充了在技術上已經十分成熟的蒸氣機而選用了並不被人看好的內燃機作動力，反映了他在觀念上的巨大轉變。再次，他既能開發生產反映汽車技術最高水平的高檔車，又能及時調整產品結構，組織生產適銷對路的普能車，為公司贏得可觀的利潤，說明他既有工程師的基本素質，又有企業家的經營技巧。