Carl Zeiss wurde am 11. September 1816 in Weimar geboren. Ebenso wie seine Brüder besuchte auch Carl das Gymnasium seiner Vaterstadt, dann trat er in die Lehre des Dr. Körner, der Universitätsmechanikus in Jena war. Nachdem er seine Lehrzeit mit Glanz bestanden hatte, ging er zu seiner weiteren Ausbildung nach Stuttgart.
1846 gründete Carl Zeiss in Jena eine feinmechanische Werkstatt zur Herstellung einfacher Mikroskope, optischer sowie mechanischer Messinstrumente, von der bedeutende Impulse für die Optik und für die Zusammenarbeit von Wissenschaft und handwerklicher Technik ausgingen. Zunächst stellte er einfache und später zusammengesetzte Mikroskope her. Innerhalb der folgenden Jahre machte er aus seiner kleinen Manufaktur durch gleich bleibend hohe Qualität eine anerkannte Firma für optische Instrumente. 1861 erhielt er eine Goldmedaille auf der "Thüringischen Industrie-Ausstelllung". Im Jahr 1866 fand Zeiss in Ernst Abbe link* einen idealen Partner, den er 1875 zum Teilhaber seines Unternehmens machte. Nachdem Abbe 1871 die theoretischen Grundlagen der optischen Abbildung erforscht hatte, wurden alle Zeiss-Mikroskope nach wissenschaftlichen Berechnungen von Abbe hergestellt. 1884 gehörte Zeiss zu den Mitgründern des „Glastechnischen Laboratoriums Schott & Genossen“.
Die Zusammenarbeit von Zeiss, Abbe und Schott ermöglichte die Serienfertigung leistungsstarker Mikroskope in gleich bleibender Qualität. Sie begründete den Weltruf der deutschen optischen Industrie und Spezialglasindustrie. 1886 stellte Zeiss das zehntausendste Mikroscop fertig. Am Schluss des Jahres 1896 war die Zahl der fertig gestellten Mikroscope bereits auf 27 000 gestiegen und vergrößerte sich alljährlich um ca. 1700. 1898 waren 940 Menschen in der Fabrik tätig. 1889 gründete Abbe die Carl-Zeiss-Siftung, die heute die Eigentümerin der beiden Stiftungsunternehmen "Carl Zeiss" in Oberkochen und "Schott Glas" in Mainz ist. 100 Jahre bis 1946 waren von bedeutenden Innovationen und einem rasanten Wachstum zum größten Arbeitgeber seiner Branche gekennzeichnet. Dieser Zeitabschnitt endete mit den Zerstörungen großer Teile des Werkes im Zweiten Weltkrieg und dem Wiederaufbau.
Zeiss hatte in Anerkennung seiner Verdienste das Diplom eines Doctors der Philosophie von der philosophischen Facultät der Jenaer Universität erhalten. Die Stadt ehrte sein Andenken dadurch, dass sie einer Straße den Namen Carl Zeiss-Straße beilegte. Am 3. Dezember 1888 starb, nachdem sich schon etwas früher die Schwächen des Alters eingestellt hatten, der hochverdieute Mann, tief betrauert von Allen, die ihn näher kannten.