Gottlieb Wilhelm Daimler a Stuttgart melletti Schorndorfban, egy vendégfogadós és pékmester második fiaként látta meg a napvilágot. Fegyverkovácsnak tanult, az 1852-ben letett mestervizsga után egy gépipari vállalatnál dolgozott Elzászban, majd három év múlva gépészeti tanulmányokba kezdett a stuttgarti politechnikumban. Több külföldi tanulmányutat tett. 1862-től különböző gépgyárakban dolgozott, ekkor ismerte meg későbbi fejlesztő társát, Wilhelm Maybachot. 1867-ben elvette egy gyógyszerész lányát – a házasságból öt gyermek született.
1872-ben lett a világ első motorgyártó részvénytársasága, a Nikolaus Otto vezette Deutz gázmotorgyár műhelyvezetője. Maybachhal elindította a négyütemű Otto-motorok sorozatgyártását, és 1875-ben az Egyesült Államokban szabadalmaztatta saját, továbbfejlesztett gázmotorját. Vitája azonban szakmai és személyes okokból is elmérgesedett Ottóval, így 1882-ben Maybach társaságában megvált a globális vállalattá fejlődő Deutz Rt.-től.
Daimler és Maybach a Stuttgart melletti Cannstattban alapított tesztműhelyt, ahol olyan kis méretű, nagy teljesítményű belsőégésű motort próbáltak kifejleszteni, amely bármilyen jármű meghajtására alkalmas. Az alapszabadalmat 1883. december 16-án jegyeztették be a továbbfejlesztett egyhengeres négyütemű motorra, amely az addigi gázmotoroktól eltérően ligroinnal (egyfajta kőolajszármazék) működött: az üzemanyag a karburátorban gázneművé vált és összekeveredett a levegővel, égését az izzítócső gyújtása indította el. Tökéletesített motorjukra, amelybe lendkereket is beépítettek, 1885. április 3-án kapták meg a 34926. számú birodalmi szabadalmat. A találmány később alakja miatt „állóóra” néven vonult be a technikatörténetbe. A minden korábbinál könnyebb egyhengeres benzinmotor ötven kilogrammot nyomott, lökettérfogata 264 köbcentiméter volt, percenként hatszázas fordulattal fél lóerő teljesítményt adott le.
Minden gépkocsimotorok alaptípusát 1885-ben egy kerékpárra szerelték fel: az úgynevezett lovaglójárgány (Reitwagen) lett a világ első motorkerékpárja. Az immár egy lőerős motort ezután egy (lóval húzott) kocsiba szerelték – a világ első gépkocsija nagyjából akkor készült el, amikor Daimler nagy vetélytársa, Carl Benz is előállt a maga járművével. A motort aztán csónakba, „hajtányba”, azaz vasúti kézikocsiba, villamosba, sőt egy léghajóba is beépítették. A hannoveri tűzoltónapon mutatta be Daimler a világ első motoros tűzoltóautóját, amelyen már a vizet sem kellett kézi erővel pumpálni; a négy lóerős „tűzoltógépre” újabb szabadalmat jegyeztetett be.
1889-ben megépítették az első eleve autónak tervezett járművet, amely abban az évben a párizsi világkiállításon is megtekinthető volt, és éppen Benz autója mellett állt. Az acélkerekű, tömegtermelésre is alkalmas Motor-Quadricycle másfél lóerős teljesítményével 18 km/h sebességre volt képes, könnyű csővázát az NSU kerékpárgyártó készítette, a motort hátul helyezték el, kerekeit szíjmeghajtás mozgatta, és négy sebességfokozattal rendelkezett. Daimlerék 1900-ban versenyautót is építtettek Emil Jellinek osztrák kereskedő, főkonzul számára, aki hatalmas összeget ajánlott fel nekik ezért, csak az a kikötése volt, hogy a kocsit lányáról nevezzék el – ez lett az első Daimler Mercedes.
A termékeik iránti fokozódó kereslet miatt befektetőket kerestek, és 1890-ben megalapították a Daimler Motoren Gesellschaftot, amelynek Daimler lett a vezetője, Maybach a főmérnöke. A befektetők azonban nem a járművekre akartak összpontosítani – a viták miatt Daimler három év múlva kilépett, és el kellett adnia részvényeit is. Egy üzletember barátja segítségével azonban – találmányai jogait eladva – sikerült visszaszereznie részvényeit és a cég irányítását, majd a felügyelőbizottság elnöke lett.
Gottlieb Daimler 1900. március 6-án halt meg Cannstattban, ott is temették el. Bár családjára hagyta a társaság negyedrészét, a licencdíjak miatt kitört viták nyomán a többi tulajdonos kisrészvényessé tette Daimleréket, így az autógyártásra nem volt többé befolyásuk. A két egykori vetélytárs, Daimler és Benz vállalata 1926-ban egyesült; a ma Mercedes-Benz nevet viselő, stuttgarti székhelyű multinacionális vállalat a világ egyik legnagyobb gépjárműgyártója. Daimler szülőháza Schorndorfban múzeum, szobra a városháza mellett áll.
