Бензема - сын эмигрантов из бедной алжирской деревушки, родился в северном пригороде Лиона. У его родителей, Хафида и Малики, девять детей, пять девочек и четыре мальчика. Семья Бензема жила довольно скромно в небольшом доме в центре Брон Терралион, районе с высоким уровнем безработицы. В возрасте восьми лет он начал играть за клуб «Брон Терралион», где его быстро заметили благодаря его способностям, которые были явно выше среднего уровня. Его первый тренер из команды «Брон Терралион» Серж Патриарка отмечал: «Карим пойдет далеко. Но для меня самым важным видится то, что он выбился в люди из такого района, откуда и живым сложно выйти». Затем Кариму предстояло пройти обычный путь подготовки футболиста во Франции — тренировки пять раз в неделю, а также посещение колледжа святого Бруно в первом округе. Однако способностями к науке мальчик не отличался. В детстве его кумирами были Роналдо и Зинедин Зидан.
Ему было 9 лет, когда он попал в систему подготовки «Лиона», и всего 17, когда он стал одним из лучших игроков резерва этой команды, забивая по три десятка голов за сезон. В декабре 2004 года Карим попал в основную команду «Лиона», 15 января 2005 года на домашнем стадионе «Жерлан» Карим дебютировал в матче чемпионата Франции. В этой игре (против «Меца») Бензема отдал голевой пас на Бриана Бергунью, который на тот момент смотрелся даже предпочтительней Карима в роли молодого дарования «Лиона». Существует байка, что, когда Карим зашел в раздевалку «Лиона» там сидели Эрик Абидаль, Джовани Элбер, Сильвен Вильтор, Майкл Эссьен, Флоран Малуда и Мамаду Диарра. По доброй лионской традиции, каждый новичок команды должен сказать несколько слов своим новым партнерам. Когда пришла очередь Карима, вместо того, чтобы обижаться на шутки старших Элбера, Вильтора или Диарра, тот ограничился фразой "Не смейтесь. Я здесь, чтобы занять ваше место!" Несмотря на то, что Бензема был Чемпионом Европы среди юниоров, клуб не спешил переводить его в основную команду, и он отыграл всего 6 игр в том сезоне.
В самом начале карьеры Бензема любили сравнивать с Давидом Трезеге за умение обходить оборону, но вскоре его стали уже сравнивать с Зинедином Зиданом, одним из лучших футболистов в истории Франции, также имеющим кабильское происхождение. В сезоне 2005/06 Бензема открыл счёт своим мячам во французской лиге. На последней минуте матча он огорчил вратаря «Аяччо». В том сезоне он сыграл в 13 играх, забил 1 гол. Дебют Карима в еврокубках пришёлся на матч группового этапа Лиги чемпионов против «Русенборга». В этом матче Бензема открыл счет своим евроголам.
В сезоне 2006/07 Бензема стал основным нападающим «Лиона». Он сыграл в 21 игре и забил 5 голов. В следующем сезоне забил 20 голов в чемпионате Франции и стал лучшим бомбардиром, и одним из лидеров своей команды. В прессе появилась информация об интересе к Бензема со стороны ведущих клубов Европы, включая «Реал », «Ювентус», «Ливерпуль» и «Челси», но сам Карим через своего агента заявил о нежелании покидать «Лион», с которым он намерен выиграть Лигу чемпионов УЕФА. В сезоне 2008/2009 форвард забил 17 голов в 36 матчах чемпионата Франции. Всего в 149 играх за «Лион» Бензема забил 66 голов.
Однако 1 июля 2009 года за ? 35 миллионов Бензема перешёл в испанский клуб Реал Мадрид, подписав шестилетний контракт. Француз будет получать 6,5 миллионов евро в год. За вычетом налога, который составляет 24 % получается 5 миллионов евро. «Реал Мадрид» заплатил агенту игрока Кариму Джазири 10% комиссии от суммы трансфера. Это максимально разрешённая процентная ставка агента в европейском футболе. Бывший клуб нападающего «Лион» может получить ещё 6 миллионов. Для этого «Реалу» надо каждый год до 2013 года выступать в Лиге Чемпионов, а Бензема должен завоевать «Золотой мяч» от журнала «France Football» и стать лучшим игроком мира по версии ФИФА. Бензема стал четвертым приобретением мадридского «Реала» в летнее межсезонье после бразильца Кака, португальца Криштиану Роналду, и испанца Рауля Албиоля. 9 июля он был официально представлен в качестве нового игрока «Реала». Презентация нападающего на «Сантьяго Бернабеу» собрала порядка 15-20 тысяч зрителей. Карим Бензема стал пятнадцатым французским игроком в истории мадридского клуба. Французский нападающий получил в команде 11-й номер.
Дебют Бензема за новый клуб пришелся на матч с Депортиво. Реал выиграл матч со счетом 3-2, а Бензема, вышедший на поле с первых минут, так и не сумел отличиться и был заменен на 73 минуте. Свой первый официальный гол за «сливочных» Карим забил в матче 3-го тура против Хереса. В первом своем сезоне за новый клуб, Бензема не всегда попадал в основу. Из сыгранных 27 матчей, только в 14 Бензема выходил в основе и лишь в 4 матчах отыграл все 90 минут. Всего в сезоне 2009/2010 Бензема отыграл 33 матча во всех соревнованиях и забил 9 голов, 8 из которых пришлись на чемпионат Испании.
После ухода Рауля в Шальке, Криштиану Роналду взял себе 7-ой номер, а Карим 9-й. С приходом в клуб в качестве главного тренера Жозе Моуринью, ситуация не изменилась. В первой половине сезона 2010/2011 Бензема не являлся игроком основы и появлялся на поле в основном выходя на замену. Ситуация кардинальным образом изменилась после того, как нападающий Реала Гонсало Игуаин получил серьёзную травму и выбыл на длительный срок. Бензема получил хороший шанс стать твердым игроком основы и начал появляться на поле с первых минут. 8 декабря 2010 года оформил свой первый хэт-трик в матче Лиги Чемпионов против Осера. Первый из трех голов стал для Реала 300-м в матчах Лиги Чемпионов. Второй хэт-трик Бензема пришелся на матч 1/8 Кубка Испании против Леванте. Бензема в конце концов завоевал доверие Жозе Моуринью, забив 10 голов в 10 матчах во всех соревнованиях (в том числе сделал три дубля в ворота Малаги, Расинга и Эркулеса). Всего в сезоне 2010/2011, Бензема провел 48 матчей и забил 26 голов.
Бензема впечатляюще начал сезон, забив 8 голов в 7 предсезонных матчах. Первый гол в новом сезоне забил в матче 3-го тура против Хетафе.
В 2004 году Бензема был игроком сборной Франции до 17, с которой выиграл Чемпионат Европы среди юношей до 17 лет, впервые в истории сборной. На турнире, который проходил во Франции, Бензема забил один гол в матче против сборной Северной Ирландии в групповом этапе. Позже играл за сборную до 18 лет. в 2005 году вместе со сборной выиграл Кубок Меридиана. Он сыграл во всех четырех матчах и благодаря пяти его голам Франция выиграла турнир. В сезоне 2005/2006 играл за сборную до 19 лет, за которую провел 8 матчей и забил 4 гола. Позже получил вызов в молодежную сборную, в составе которой принимал участие в отборочных матчах молодежного чемпионата Европы 2007. В стыковых матчах сборная Франции неожиданно уступила сборной Израиля по сумме двух матчей. На том турнире Бензема сыграл во всех пяти матчах, однако так и не сумел забить ни одного гола.
В декабре 2006 получил вызов в первую сборную Франции в матче против сборной Греции, однако по причине травмы на поле так и не появился. Бензема имел право выступать за сборную Алжира, однако отказался от такого права, сказав что "мои родители из Алжира, эта страна - в моем сердце, но в футбол я буду играть за Францию". Полноценный дебют состоялся 28 марта 2007 года в товарищеском матче против сборной Австрии, в котром Бензема, выйдя на поле во втором тайме, забил гол и принес победу сборной Франции.
Бензема вместе со сборной принимал участие в чемпионате Европы 2008. Франция тогда заняла последнее место в группе и вылетела из турнира. Бензема играл в двух матчах и не забил ни одного гола. После ЕВРО-2008 сменил свой 9-ый номер на футболку с номером 10. В квалификации на чемпионат мира 2010 принял участие в 8 матчах, но только в трех из них выходил на поле с первых минут. Перед финальным турниром, тренер сборной Раймон Доменек не включил Бензема в предварительную заявку на участие в чемпионате мира в ЮАР.
По состоянию на 28 марта 2012 года.