دو ساله بود که در غم از دست رفتن پدرش سوگوار شد و از آن پس این مادرش بود که او را پرورش داد و به مدرسه فرستاد. کارل در دانشکده فنی شهر کارلسروهه ادامه تحصیل داد. همزمان با تحصیل یک دوره دو ساله را در یک کارخانه فنی و مهندسی گذراند. در مدتی که آنجا بود تجربه‌های مقدماتی را در بیشتر زمینه‌های فنی کسب کرد.
در سال 1864 و در سن نوزده سالگی مدرک مهندسی مکانیک را از دانشگاه کارلسروهه دریافت کرد. اولین تجربه کاری او، به‌عنوان یک طراح در ساخت یک کارخانه در شهر مانهایم بود. در سال 1868 کارش را از دست داد و در شرکتی به نام Gebrüder Benckiser Eisenwerke und Maschinenfabrik مشغول به کار شد. این شرکت عمدتا در زمینه پل‌سازی فعال بود.
پس از آن به وین رفت و مدتی کوتاه را در یک شرکت صنعتی گذراند. بنز در سال 1871 اولین شرکت خود را در مانهایم به کمک یک مکانیک به نام آگوست ریتر تاسیس کرد. اما چندی بعد دریافت که همکاری با او ناممکن است. نامزدش برتا رینگر جهیزیه‌اش را فروخت و با پول آن سهام ریتر را خریداری کردند.
این دو در سال ۱۸۷۲ ازدواج کردند. بنز در آغاز تجارت چندان سودی به دست نیاورد و حتی یکی از کارگاه‌های او توسط ماموران سلطنتی مصادره شد با این حال او طرح‌های بزرگی در سر داشت و با جدیت روی طراحی موتورهای دو زمانه کار کرد و در ۳۱ دسامبر سال ۱۸۷۸ بزرگ‌ترین طرح خود را به ثبت رساند.
پنج سال بعد شرکت Gas motoren-fabrik Mannheim را با مشارکت چند تاجر بنیان گذاشت اما یک سال بعد آن را رها کرد چون سهامداران شرکت در پی زیاده‌خواهی بودند. در سال ۱۸۸۳ با فردریک ویلهم ابلینگر، سرمایه‌گذار آشنا شد؛ کسی که در زندگی حرفه‌ای او نقش مهمی بازی کرد.
در اکتبر همان سال بنز به اتفاق فردریک و یکی دیگر از دوستانش شرکت Benz & co را بنیان گذاشت. کار این شرکت تولید موتورهای بنزینی بود. بنز در این زمان دو رقیب جدی داشت: مایباخ و دایملر. با این حال او موتور چهار زمانه بنزینی خودش را پدید آورد و در سال ۱۸۸۶ نخستین خودرویی را که ساخته بود به نمایش گذاشت. او در جریان این نمایشگاه گفت؛ آرزویم این است که خودروهایی تولید کنم که مردم عادی هم قادر به خریدش باشند.
در فاصله سال‌های ۱۸۸۵ تا ۱۸۸۷، سه مدل مختلف طراحی کرد. در سال ۱۸۹۳ بنز خودروهایی تولید می‌کرد که مجهز به محورهای پیچشی بود. در این مهم‌ترین کارخانه خودروسازی او تا سال ۱۹۰۸ خودرو تولید می‌شد. بنز مدل velo در سال ۱۸۹۴ تولید شد. گفته می‌شود که از این خودروی دو نفره ۱۲۰دستگاه تولید شده که بیشتر آن توسط شاهان آسیایی خریداری شده است.
قیمت آن نیز مناسب بود اما فقط اشراف می‌توانستند خریدارش باشند. Benz & co در پایان قرن نوزدهم به یک شرکت بزرگ خودروسازی تبدیل شد. تعداد کارگران آن از ۵۰ نفر در سال ۱۸۹۰ به ۳۴۰ نفر در سال ۱۸۹۹ رسید. در همین سال بنز به تنهایی ۵۷۲ دستگاه خودرو تولید کرد.
قرن بیستم با درخشش اندیشه‌های کارل بنز و خودروهای تولیدی‌اش آغاز شد؛ او دست به طراحی و تولید برندی در جهان خودروسازی زد که یکصد و سی سال پس از پیدایش هنوز نیز بزرگ‌ترین و محبوب‌ترین برند است اگر چه کماکان فقط پولداران می‌توانند آن را بخرند. بنز نقل قول‌های مشهوری دارد از جمله اینکه گفته است: «تجربه بزرگ‌ترین شادمانی‌ها را نثار کسی می‌کند که بیشترین مردم را شاد کرده است.»