С детских лет у Карла стала проявляться склонность к технике. Особенно ему нравились паровозы, что часто вызывало чувство страха у фрау Жозефины. Она боялась за жизнь сына, а поэтому решила, что лучше всего будет подготовить его к профессии служащего. В гимназии мальчик проявил способности к физике и химии, увлекся фотографированием. Позже Бенц вспоминал о том, что именно фотографией он заработал первые в своей жизни деньги. Радость доставлял и ремонт часов. Для подобных работ мать предоставила в его распоряжение маленькую каморку под крышей, которая стала первой мастерской Карла.
В сентябре 1860 г. юноша сдал экзамен на право поступления в Политехническую школу Карлсруэ, славившуюся своими механическими мастерскими. Отдельные движущиеся механизмы, созданные благодаря великолепному педагогическому мастерству учителей и незаурядным способностям учеников, представляли собой подлинные шедевры техники и часто появлялись на технических выставках. В годы учебы в школе именно механика больше всего привлекала молодого Бенца. Эти занятия заложили фундамент для всей его последующей творческой деятельности.
Формально образование Карла завершилось 9 июля 1864 г., когда он получил документ, удостоверяющий окончание «двухгодичных курсов математического класса и школы машиностроения». Но чтобы перейти к профессиональной деятельности, нужно было еще поработать учеником на фабрике. Более двух лет проработал Бенц на паровозостроительном заводе. В своих воспоминаниях он писал: «Здесь я самым серьезным образом познал смысл выражения “люби дело — мастером будешь”, когда 12 часов подряд сверлил и шлифовал в полумраке». Но подобная работа не способствовала его профессиональному росту, поэтому в конце сентября 1866 г. Карл ушел с завода.
Затем Бенц два года работал чертежником на заводе в Мангейме, а потом переехал в Пфорцхайм и еще три года проработал на металлургическом и машиностроительном заводах братьев Бенкизер. Здесь молодой инженер встретил 20-летнюю дочь владельца строительной фирмы Берту Рингер, которая стала путеводной звездой всей его жизни. Как он написал однажды, «счастье снова и снова придавало мне новую энергию, как вторая пружина, необходимая в творческой борьбе против постоянно возникающих препятствий». На первый план выступили заботы о достаточных средствах к существованию и собственном доме.
По окончании франко-прусской войны экономика страны несколько оживилась. Карл решил, что выгоднее всего для него будет снова поселиться в Мангейме, который он достаточно хорошо знал, и открыть там собственное дело. Но для того ему не хватало средств, поэтому он объединился с механиком Риттером, и в августе 1871 г. оба партнера взяли в совместное владение участок земли вместе с деревянным сараем. Новое предприятие получило название: «Механическая мастерская Карла Бенца и Августа Риттера».
Однако нового товарища Карла предприятие интересовало исключительно в смысле финансового успеха, достижение же каких бы то ни было творческих целей его не волновало, а риск, связанный с налаживанием производства, откровенно пугал. Поэтому очень скоро, когда начались затруднения с выплатой денег за оборудование, между партнерами дело дошло до конфликтов. Здесь Бенца выручила невеста, которая упросила отца выдать ей приданое. В июле 1872 г. молодые люди вступили в брак, Карл вернул Риттеру его вклад, и с 1 августа 1872 г. механическая мастерская со всем имуществом перешла в единоличное владение Бенца.
Теперь его предприятие имело громкое название «Чугунолитейный завод и механическая мастерская». Бенц надеялся получать постоянные заказы на предметы первой необходимости, используемые в строительстве. В проспекте, где его фирма фигурировала как «Завод по производству машин для обработки листового железа», предлагались станки для сварки круговых швов, вальцевания проволоки, хомуты для подвески труб. Поначалу предприятие давало молодой семье возможность скромного существования, но вскоре стало испытывать серьезные затруднения, так как начался биржевой кризис.
Выйти из тяжелого положения помог коллега Карла по совместной работе у Бенкизеров, выдавший приятелю авансом 2 тыс. марок. Этой суммой было профинансировано строительство гидравлических прессов для производства табака и помещений для его последующего хранения. Но ожидаемых прибылей новое дело не принесло. В 1877 г. Карлу предстояло вернуть долг вместе с процентами. Супруги чувствовали, что их может спасти только нечто исключительное, что-нибудь такое, что произвело бы настоящий переворот в промышленности, и причем в масштабах всей страны. Для Карла Бенца это был период мобилизации всех его творческих сил. Молодой предприниматель решил заняться созданием двигателя и изучал все, что удавалось найти по этому вопросу.