Családja évszázadok óta foglalkozott kovácsmesterséggel Karlsruhéban, csak apja "szédült meg" és állt mozdonyvezetőnek. Apját kétévesen vesztette el, anyja egyedül nevelte. A pénztelenség miatt nem tudta befejezni gépészmérnöki tanulmányait, lakatos képesítést szerzett. Első önálló próbálkozásait nem kísérte szerencse, gépalkatrészeket gyártó vállalkozása csődbe ment. Ekkor irányt váltott, motorok fejlesztésével kezdett foglalkozni. Már 1878-ban sikerült egy újfajta kétütemű motor prototípusát megalkotnia, amihez Dugald Clerk kétütemű motorját használta fel, de jelentős változtatásokat hajtott végre rajta. Clerk a benzingőz-levegő keveréket az üzemanyag-szivattyúban hozta létre, Benz viszont külön szivattyút használt a benzingőzhöz és a levegőhöz, a keverék csak a dugattyúban alakult ki. 1883-ban két, korábban bicikliket javító üzlettársával saját műhelyt rendezett be Mannheimben, ahol rögzített gázmotorokat gyártott és fejlesztett. A vállalkozás sikere adott módot arra, hogy végre beteljesíthesse nagy vágyát, megtervezhesse lóvontatás nélküli járművét. 1884-ben megszerkesztette első önjáró, háromkerekű kocsiját, melyet egy elektromos gyújtású, 0,8 lóerős, egyhengeres négyütemű motor hajtott. A világ első ilyen benzinautójának már hűtője és differenciálműve is volt, Benz szíjhajtóműves áttételt és tömör gumiból készített kerekeket alkalmazott. Járműve Maybach és Daimler találmányától függetlenül jött létre, főleg abban különbözött tőlük, hogy automobilhoz illő karosszériát tervezett, míg Maybach egy átalakított lovaskocsiba szerelte motorját. Mindkét konstrukciót 1886-ban szabadalmaztatták, Benz január 29-én kapta meg motorkocsijára a 37 435. számú német szabadalmat. Ezt a napot szokás az automobil születésnapjának tekinteni. A kocsi első változatát még nehéz volt kormányozni, nemegyszer neki is ment a falnak. A továbbfejlesztett jármű (Motorwagen Nummer 3) első nyilvános, hosszú távú útjára 1886. július 3-án indult el, mellesleg a feltaláló tudta nélkül, felesége két fiukkal hajtott Mannheimből Pforzheimbe. A száz kilométeres utat 12 óra alatt tette meg, s menet közben mindent megtett, hogy felhívja a figyelmet az alkalmatosságra. Benzint egy patikában vett félúton, az elkopott fékbetétet pedig egy cipésszel cseréltette ki, majd célba érve táviratban nyugtatta meg aggódó férjét. Az "autók Ádámját" 1906-ban Benz egy müncheni múzeumnak ajándékozta, hiába akarta megvenni sok pénzért az amerikai Henry Ford. A tábla felirata szerint a kiállítási tárgy "a ló nélküli közúti jármű újfajta modellje, amely szervesen egyesíti a futóművet és a meghajtóművet". A vetélytárs Daimlerrel ellentétben, aki licenceit Franciaországban értékesítette, Benz saját gyártásra törekedett, és ő volt az első, aki 1888 nyarán gépkocsikat kezdett árulni. 1893-ban készült az óránként 18 kilométeres sebességre képes Viktoria nevű járműve, majd a következő évben a viszonylag olcsó Velo, a világ első sorozatban gyártott autója. 1894-ben már 67 autót sikerült eladnia, egy évvel később 135-öt. 1899-re a cég tekintélyes részvénytársasággá, a világ legnagyobb autógyárává fejlődött, amely 572 kocsira talált vevőt, a választék a kétszemélyestől a tizenkét személyesig terjedt, sőt, versenyautókat is építettek. Benz 1901-ben tíz különböző modellt kínált az 5 lóerős, kétülésestől a 20 lóerősig. Kocsijai azonban viszonylag lassúak voltak, a vevők sebességre vágytak és kénytelen volt megváltoztatni a véleményét, mely szerint "az 50 km/h éppen elég". Benz 1906-ban hagyta ott a céget, hogy megalapítsa a C. Benz Söhne céget két fiával, Eugennel és Richarddal. Még megérte, hogy a Benz és Társa Gázmotorgyár 1926-ban egyesült a Daimler motorgyárral, és így létrejött a Daimler-Benz AG, amely leginkább Mercedes-Benz autóiról volt híres. A Daimler-Benz 1998-ban egyesült az amerikai Chrysler autógyárral, és 2007-ig a DaimlerChrysler nevet viselte, akkor azonban a Chryslertől megvált, s csak Daimler néven működik tovább. A cég a világ tizenharmadik legnagyobb autógyártó és a legnagyobb tehergépkocsi-gyártó vállalata. A feltaláló 1929. április 4-én hunyt el Ladenburgban, életének nyolcvannegyedik évében, köztisztelettől és közmegbecsüléstől övezve. Még az is felmerült, hogy mértékegységet neveznek el róla: egy benz egy kilométer/órát jelölt volna. A terv azonban füstbe ment, a benzin viszont német és magyar nyelvterületeken őrzi Benz nevét.