Forma-se em engenharia pelo Instituto Politécnico de Stuttgart e trabalha em diversas companhias especializadas no desenvolvimento de motores. Em 1885 consegue a patente de seus primeiros inventos, um motor leve e de alta velocidade e um carburador que torna possível o uso da gasolina e do diesel como combustíveis.
Utiliza o motor para criar a primeira motocicleta do mundo, na verdade uma bicicleta motorizada. No ano seguinte, obtém sucesso testando uma carruagem e um barco motorizados. Em 1890 funda a Daimler-Motoren-Gesellschaft, em Cannstatt. Interessado em fabricar e exportar modelos de luxo, segue as especificações dadas por Emil Jellinek, piloto e um dos principais investidores de sua empresa, e inicia em 1899 a linha de automóveis Mercedes, equipados com motor de quatro cilindros.
O nome da linha é o mesmo da filha de Jellinek e foi escolhido porque ambos acreditavam que um carro com nome alemão poderia não ser bem recebido em países europeus arraigados à tradição, como a França. Em 1926, a Daimler-Motoren-Gesellschaft une-se à Benz & Co. formando a Daimler-Benz, atual fabricante dos automóveis Mercedes. Daimler morre em Cannstatt.