Карл Вильгельм Сименс родился 4 апреля 1823 года в деревне Ленте (Ганновер, Германия), в многодетной семье землевладельца. Был четвертым из четырнадцати детей. Обучался на инженера-механика. В 1858 году Сименс вместе с братом Вернером открыл в Лондоне отделение берлинского завода, на котором разрабатывались телеграфные аппараты, кабели и изоляторы для воздушных проводов.
Карл принимал участие во многих научных исследованиях Вернера, а с братом Фридрихом работал над вопросом наиболее полного использования топлива. Создавая свои изобретения, Сименс опирался на уже существующие знания о тепле и электричестве, именно таким образом, он создал первый электрический термометр.
Самое известное и важное изобретение Сименса – создание регенеративной печи. Это изобретение привело в дальнейшем к созданию мартеновской печи. Сименсу принадлежит также ряд других изобретений: регенеративный конденсатор для предварительного нагревания воды, употребляемой в пищу (1850 год), водомер (1851 год), пирометр (1860 год), гидравлический компрессор для уменьшения отката артиллерийских орудий (1867 год).
Сименс был воодушевлен идеей поиска неограниченных источников энергии, он предлагал гипотезу о том, что Солнце выделяет тепло путем циркуляции топлива в космосе. На основе своей идеи он издал книгу «В защиту солнечной энергии», вызвавшую споры в научных кругах.
Изобретатель скончался 19 ноября 1883 года.