1844年，本茨以遺腹子的身份出生于德國，父親原是一位火車司機，但在他出世前的1843年因發生事故去世了。從中學時期，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學習。在這所學校，他較為系統地學習了機械構造、機械原理、發動機製造、機械製造經濟核算等課程，為他日後的發展打下了良好基礎。在經歷過學徒工、服兵役、娶妻生子等人生经历后，他于1872年组建了“奔驰铁器铸造公司和机械工场”，专门生产建筑材料。由于当时建筑业不景气，本茨工场经营困难，面临倒闭危险，万般无奈之际，他决定制造发动机获取高额利润以摆脱困境。于是，他领来了生产奥托四冲程煤气发动机的营业执照，经过一年多的设计与试制，于1879年12月31日制造出第一台单缸煤气发动机（转速为200转/分，功率约为0.7千瓦）。不过，这台发动机并没有使奔驰摆脱经济困境，他依然面临着破产的危险，生活十分艰苦。但是，清贫的生活并没有改变本茨投身发动机研究的决心，经过多年努力，他终于研制成单缸汽油发动机，并将客观存在安装在自己设计的三轮车架上。取得了世界上第一个“汽车制造专利权”（1886年1月29日）。
1893年，本茨研制成功了性能近先进在“维克托得亚”牌汽车。它采用本茨专利的3升发动机，方向盘安装在汽车中部。尽管该车性能先进，但由于价格高达3875马克，因而很少有人购买得起，成为公司的滞销品。这样，这种在技术上为奔驰带来了极高荣誉的汽车，在经济上并没有给他多大的好处。后来，本茨听从了商人的建议，于1894年开发生产了便宜的 “自行车”（定价2000马克）。这种“自行车”销路很好，在一年时间内就销出了125辆。由于是世界上第一种批量生产的机动车，因而给奔驰带来了较高的利润。后来，奔驰又对前期生产的“维克托得亚”牌汽车进行了改进，将车箱座位设计成面对面的18个，它因此成为了世界上第一辆公共汽车。
在发明汽车的过程中，卡尔·本茨的勇气令人十分钦佩：首先，他甘心清苦，埋头于自己的发明工作。其次，他果敢地摒弃了在技术上已十分成熟的蒸汽机而选用了自己并不被人看好的内燃机作动力，反映了他在观念上的巨大转变。再次，他既能开发生产反映汽车技术最高水平的“高档车”，又能及时调整产品结构，组织生产适销对路的“普通车”，为公司赢得可观的利润，说明他既有工程师的基本素质，又有企业家的经营技巧。