Carl Benz nació fuera del matrimonio el 25 de noviembre de 1844 en la ciudad de Mühlburg (actualmente un distrito de Karlsruhe, municipio de Baden-Württemberg ) . Su nombre fue registrado erróneamente como Karl Friedrich Michael Wailand en el registro parroquial protestante de Mühlburg.  Sus padres fueron Francisca Josepha ("Josephine") Vaillant (nacida el 8 de abril de 1804 en Landstuhl ; fallecida el 12 de marzo de 1870 en Gondelsheim ), una sirvienta de Karlsruhe , y Johann Georg Benz (nacido el 7 de enero de 1809 en Pfaffenrot ; fallecido el 21 de julio de 1846 en Pfaffenrot) un conductor de locomotoras . Su madre era protestante y su padre católico. Johann Georg Benz era originario de Pfaffenrot (actualmente parte del municipio de Marxzell ), donde sus antepasados ​​habían regentado una herrería durante generaciones. Trabajó para los Ferrocarriles Estatales de Baden .

Según los registros parroquiales, los padrinos fueron Michael Kramer, ciudadano, posadero y cervecero de Mühlburg, y Karl Axtmann, maestro zapatero de Karlsruhe, cuyos antepasados ​​provenían de Schielberg, muy cerca de Pfaffenrot. Es probable que Michael Kramer fuera el empleador de la madre en ese momento y que siguiera alojándola, ya que estaba muy embarazada. Su posada en Rheinstraße 22 fue probablemente el lugar de nacimiento. Posteriormente, se le cambió el nombre a «Stadt Karlsruhe». Fue demolida a finales de la década de 1950.

El 16 de noviembre de 1845, los padres contrajeron matrimonio en la iglesia católica de San Esteban . Michael Kramer fue nuevamente el padrino. El niño recibió el nombre de Karl Friedrich Michael Benz . (Más tarde, Carl Benz prefirió la grafía Carl y publicó sus memorias bajo el nombre de Carl Friedrich Benz ). Tras la boda, los padres se mudaron con su hijo a Karlsruhe, al número 13 de la calle Erbprinzenstraße. Carl Benz no tenía aún dos años cuando su padre falleció de neumonía en el verano de 1846 .

Desde 1853, Benz asistió al Liceo de Karlsruhe, de orientación científica . Su madre no podía vivir solo con su escasa pensión de viudedad. Ofrecía alojamiento y manutención a estudiantes del Politécnico de Karlsruhe . De esta manera, también financiaba la educación de su hijo.

El 30 de septiembre de 1860, Karl Friedrich, de quince años, aprobó el examen de ingreso al Politécnico de Karlsruhe . Allí estudió ingeniería mecánica con Ferdinand Redtenbacher , fundador de la ingeniería mecánica científica, quien la transformó, pasando de una base predominantemente artesanal y empírica a las matemáticas superiores aplicadas, y tras la muerte de Redtenbacher, con Franz Grashof . Cuatro años después, el 9 de julio de 1864, se graduó con éxito .

En 1871, Carl Benz fundó la fundición de hierro y el taller mecánico en Mannheim con los fondos de su futura esposa Bertha Ringer , a la que más tarde renombró fábrica de máquinas para el procesamiento de chapa metálica .

Carl Benz y Bertha Ringer se casaron el 20 de julio de 1872. De este matrimonio nacieron cinco hijos:

• Eugen (* 1 de mayo de 1873; † 9 de marzo de 1958)
• Richard (* 21 de octubre de 1874; † 19 de septiembre de 1955)
• Clara (* 1 de agosto de 1877 – † 18 de febrero de 1968)
• Thilde (* 2 de febrero de 1882; † 13 de enero de 1974)
• Ellen (nacida el 16 de marzo de 1890; fallecida el 21 de abril de 1973).

En 1878/79, Carl Benz desarrolló un motor de dos tiempos sin compresión . Durante esta etapa Karl Benz demostró su verdadero ingenio a través de los sucesivos inventos registrados mientras diseñaba lo que se convertiría en el estándar de producción de su motor de dos tiempos. Benz no tardó en patentar el sistema de regulación de la velocidad, el encendido por chispa con batería, la bujía, el carburador, el embrague, el cambio de marchas y el radiador de agua. Debido al elevado coste del desarrollo, su banco exigió en 1882 que la empresa se convirtiera en sociedad anónima. Pasó a llamarse Gasmotorenfabrik in Mannheim A.G. Sin embargo, el ingeniero encontró poca comprensión hacia su visión en el consejo de administración de la recién formada empresa. Benz escribió posteriormente sobre este difícil periodo en sus memorias: «Solo una persona perseveró a mi lado en la pequeña barca de la vida durante aquellos días en que todo parecía ir cuesta abajo. Esa persona fue mi esposa. Con valentía y coraje, izó nuevas velas de esperanza».

Por lo tanto, Benz abandonó la empresa y su pasatiempo lo llevó a un taller de reparación de bicicletas en Mannheim, propiedad de Max Rose y Friedrich Wilhelm Eßlinger.  Los tres fundaron  Benz & Cie. Rheinische Gasmotorenfabrik (generalmente conocida como Benz & Cie) en Mannheim en 1883 para producir sus motores de gas , que inicialmente se vendieron con mucho éxito como motores estacionarios y aseguraron la base económica para desarrollos posteriores. Creciendo rápidamente hasta los veinticinco empleados. Instaló un motor mono cilíndrico, de 958 cc y 0,75 cv refrigerado por agua en un triciclo que condujo por la ciudad en 1885. Ese mismo año Carl Benz y su socio Thomas Hardessen reconstruyeron el modelo.

 Benz & Cie.

En 1885, Carl Benz construyó el primer automóvil con motor de cuatro tiempos y encendido eléctrico, que incorporaba una rueda delantera direccional: el Benz Patent-Motorwagen Nummer 1 , un vehículo de tres ruedas ( triciclo , según la patente).  En agosto de 1888, su esposa, Bertha Benz, sin decirle nada y sin permiso de las autoridades, condujo con sus hijos Richard y Eugen (de 13 y 15 años respectivamente), el nuevo Benz Patent-Motorwagen desde Mannheim hasta Pforzheim, convirtiéndose en la primera persona en conducir un automóvil en una distancia considerable (106 km). Quería demostrarle que el automóvil se convertiría en un éxito financiero una vez que se viera lo útil que podría ser para el público en general. El vehículo contaba con un motor de cuatro tiempos , monocilíndrico, de válvulas de camisa, montado horizontalmente en la parte trasera , que, según Benz, producía 0,67 CV a 250 rpm . Esto le permitía alcanzar una velocidad máxima de 16 km/h. El 29 de enero de 1886, Benz solicitó la patente n.° 37.435 al gobierno alemán para un vehículo de tres ruedas, que es considerado el primer vehículo automotor de combustión interna de la historia. El Benz Patent-Motorwagen, como se le llamó, se exhibe hoy en el Museo Alemán (Deutsches Museum) en Múnich.

Aunque diversos vehículos y autobuses de vapor se utilizaban como vehículos comerciales desde hacía tiempo , una publicación especializada concluye que Carl Benz diseñó el primer automóvil práctico para pasajeros con su Patent Motor Car Number 1 de tres ruedas.  Sin embargo, inicialmente, el trabajo de Carl Benz fue objeto de muchas burlas. Su carruaje motorizado fue ridiculizado como un « carruaje sin caballos ». Por otro lado, el Generalanzeiger der Stadt Mannheim (Anunciante General de la Ciudad de Mannheim) afirmó en septiembre de 1886 que este vehículo tendría futuro porque «puede ponerse en uso sin mayores complicaciones y porque, a máxima velocidad, se convertirá en el medio de transporte más económico para viajeros de negocios, y posiblemente también para turistas». Carl Friedrich Benz compartía esta opinión y mejoró continuamente sus vehículos. En 1893 , desarrolló además un motor ligero de cuatro tiempos , el engranaje diferencial y otros componentes de vehículos de motor, como la dirección de pivote central , la bujía , el embrague de transmisión por correa , el carburador , el enfriador de agua y el cambio de marchas .

Carl Benz recibió el primer permiso de conducir del mundo para su automóvil, expedido el 1 de agosto de 1888 por la Oficina del Distrito Gran Ducal de Baden. Pocos días después, su esposa Bertha realizó el primer viaje exitoso de larga distancia en automóvil con el Benz Patent-Motorwagen número 3 : condujo con sus hijos Eugen y Richard desde Mannheim, recorriendo aproximadamente 104 km hasta su ciudad natal, Pforzheim , llegando tras 12 horas y 57 minutos, para luego regresar. La Ruta Conmemorativa de Bertha Benz recuerda este viaje. La farmacia de Wiesloch , situada en la ruta , se convirtió en la primera estación de servicio cuando el farmacéutico les proporcionó gasolina . De este modo, Bertha Benz, junto a su esposo, se convirtió en pionera de la historia del automóvil .

En 1888, el novedoso vehículo («¡Un sustituto completo de los carruajes de caballos!») obtuvo reconocimiento internacional gracias a su participación en la Exposición de Maquinaria y Potencia de Múnich, aunque los posibles compradores se mostraron inicialmente escépticos. En 1889, los nuevos modelos Benz se presentaron en la Exposición Universal de París . Fue en Francia, que por aquel entonces contaba con las mejores carreteras, donde comenzó la adopción generalizada del automóvil. En 1890 se le unieron dos socios: Friedrich von Fischer, que se encargó de la administración, y Julius Ganss, responsable de ventas. Así, Benz tenía las manos libres para entregarse al desarrollo de la parte técnica de los automóviles, lo que favoreció la rápida progresión en este campo. El primer vehículo Benz de cuatro ruedas se fabricó en 1893, el Benz Victoria, y al año siguiente el Benz Velo, que fue el modelo de base de los primeros camiones de 1895.

El ingeniero rival Gottlieb Daimler, junto con su amigo Wilhelm Maybach , había desarrollado el sistema de encendido por tubo caliente , un requisito fundamental para el desarrollo posterior del motor de gasolina de cuatro tiempos de Nicolaus Otto , que se convirtió en un motor de gasolina de altas revoluciones. Daimler obtuvo una patente para el sistema de encendido por tubo caliente en 1883. En 1896, demandó con éxito a la compañía de Benz por infracción de patente. Posteriormente, Benz & Cie. tuvo que pagar derechos de licencia a la Daimler-Motoren-Gesellschaft . Aunque Daimler viajó a Mannheim para la vista judicial, Benz y Daimler nunca se conocieron en persona. Incluso cuando se reencontraron en 1897 con motivo de la fundación de la Asociación Centroeuropea de Vehículos Automotores , no se dirigieron la palabra. Gottlieb Daimler falleció en 1900.

En 1899, Benz & Cie. Rheinische Gasmotorenfabrik se transformó en una sociedad anónima ( Benz & Cie. AG ). Para 1900, era la fábrica de automóviles más grande del mundo con una producción de 572 vehículos. A pesar de este enorme éxito, Benz renunció a la empresa en 1903, frustrado, y se unió al consejo de supervisión.

En 1906, Carl Benz y sus hijos fundaron la compañía Carl Benz Söhne en Ladenburg , que se especializó en la fabricación de vehículos y cuyas antiguas instalaciones ahora albergan el Museo del Automóvil Dr. Carl Benz .

En 1909, Carl Benz fundó la "Motorfahrzeug- und Motoren-Werke Mannheim AG" (MWM), que hoy pertenece a Caterpillar Energy Solutions . Allí continuó trabajando en el desarrollo de motores para diversas aplicaciones. 

El 25 de noviembre de 1914, el Instituto Tecnológico de Karlsruhe otorgó a Carl Benz un doctorado honoris causa convirtiendose así en el Dr. Ing. Karl Benz.

La crisis económica alemana se agrava. En 1923, Benz & Cie. sólo fabricó 1.382 unidades en Mannheim y DMG, 1.020 en Stuttgart. El coste medio de un automóvil era de 25 millones de marcos debido a la rápida inflación. Las negociaciones entre las dos empresas se reanudaron y en 1924 firmaron un "Acuerdo de Interés Mutuo" válido hasta el año 2000. En 1924, Benz y Gottlieb Daimler comienzan el proceso de fusión. Ambas empresas unificaron el diseño, la producción, las compras, las ventas y la publicidad, comercializando conjuntamente sus modelos de automóviles, aunque manteniendo sus respectivas marcas. ​En 1926, la planta Benz & Cie. , fundada por Benz en 1883 , y Daimler-Motoren-Gesellschaft, fundada por Gottlieb Daimler, se fusionaron para formar Daimler-Benz AG , Stuttgart-Untertürkheim. El 28 de junio de 1926, Benz & Cie. y DMG se fusionaron definitivamente como la empresa Daimler-Benz', bautizando a todos sus automóviles, Mercedes-Benz, en honor al modelo más importante de los automóviles DMG, el Mercedes 35 CV de 1902, junto con el nombre Benz. El nombre de ese modelo de DMG se había elegido en honor de Mercédès Jellinek, de diez años, hija de Emil Jellinek, que había establecido las especificaciones del nuevo modelo. Entre 1900 y 1909 fue miembro del consejo de administración de DMG, aunque había dimitido mucho antes de la fusión. Karl Benz fue miembro del nuevo consejo de administración de Daimler-Benz durante el resto de su vida. En 1926 se creó un nuevo logotipo, consistente en una estrella de tres puntas (que representaba el lema de Daimler: "motores para tierra, aire y agua") rodeada de los tradicionales laureles del logotipo de Benz, y la marca de todos sus automóviles pasó a llamarse Mercedes-Benz'.

Carl Benz murió a la edad de 84 años a causa de los efectos de una bronquitis el 4 de abril de 1929 en Ladenburg y fue enterrado allí.

La ortografía del nombre genera confusión. Por ejemplo, en Stuttgart- Untertürkheim existe una plaza llamada Karl-Benz-Platz , que originalmente se escribía Carl-Benz-Platz . El cambio de la señalización vial en 1986 fue impulsado por Daimler-Benz . La propia compañía automotriz, con 60 años de historia, prefería Karl Benz como la grafía históricamente más sólida del nombre. De hecho , el registro de nacimientos de Mühlburg incluye el nombre Karl Friedrich Michael . La lápida en Ladenburg reza Karl Benz .  Por lo tanto, existen buenas razones para utilizar la grafía Karl .

Hoy en día, sin embargo, predomina la grafía Carl .  El propio pionero de la automoción se aseguró de ello. En la Escuela Politécnica de Karlsruhe, todavía se registraba a mano como Karl Benz en 1860. A finales del siglo XIX, sin embargo, se puso de moda la grafía francesa de los nombres alemanes, y Karlsruhe pasó a escribirse Carlsruhe . Desde aproximadamente 1881/1882 en adelante, Karl Benz firmó la mayoría de sus documentos como Carl Benz . Si bien su primera solicitud de patente de 1880 aún indica Karl Benz zu Mannheim , la siguiente solicitud de patente de 1882 se concedió a Carl Benz en Mannheim . La empresa fundada en Ladenburg en 1906 operaba como C. Benz Söhne . En 1925, su autobiografía se publicó con el nombre de Carl Friedrich Benz en el título.

Desde julio de 2010, Daimler AG también ha utilizado únicamente la grafía Carl Benz en todo el grupo .