Готлиб Даймлер родился 17 марта 1834 года в немецком городе Шорндорфе, в семье потомственного пекаря.
Через десять лет после окончания начальной школы, уже будучи мастером на производстве локомотивов, он начал учебу в Штутгартском политехническом институте. Получив диплом, Готлиб отправился во Францию, а затем в Англию и Бельгию, где работал на различных производствах, чтобы познакомиться с машиностроительной индустрией этих стран.

Постепенно у Даймлера появилась мечта о создании собственного двигателя внутреннего сгорания. После возвращения в Германию он работал в сфере тяжелого машиностроения – руководил производством локомотивов, а затем производством газовых двигателей. В 1879 году Даймлер стал одним из технических директоров завода в Кельне, где выпускались двигатели внутреннего сгорания. Однако вскоре он покинул предприятие и два года спустя вместе со своим деловым партнером, инженером Вильгельмом Майбахом, переехал в Штутгарт. В пригороде Канштадт товарищи купили дом и пристроили к нему лабораторию. Совместно с Майбахом Даймлер начал разработку собственного двигателя внутреннего сгорания, который можно было бы использовать на транспорте. В конце 1885 года Даймлер и Майбах сконструировали свой первый двигатель.
Именно они впервые решили использовать в качестве топлива легко воспламеняемый бензин, который до этого применялся, в основном, для чистки одежды. В этом же году они придумали карбюратор и запатентовали первый мотоцикл. Вначале моторы имели невысокую мощность, поэтому партнеры устанавливали их на небольших транспортных средствах. В частности, они сконструировали лодочный мотор, мотосани и воздушный шар с двигателем внутреннего сгорания.

Первый мотоцикл Даймлера

Наконец, в 1889 году Даймлер и Майбах построили свой первый автомобиль, который внешне был похож на карету без лошади. Партнеры представили его на парижской выставке, и через два года первые модели были проданы. Затем в течение десяти лет коллеги совершенствовали свои изобретения. Разработкой четырехцилиндрового
двигателя Даймлер определил основные направления в моторостроении на нескольких последующих десятилетий.
Даймлер организовал компанию «Daimler Motoren Gesellschaft» (DMG) по производству небольших, мощных двигателей для использования на земле, в небе и на море. Этот принцип стал основой для знаменитой трехконечной звезды – логотипа компании «Mercedes-Benz», выросшей из DMG.
В последние годы жизни Готлиб Даймлер вышел из состава акционеров DMG, а также продал лицензии на некоторые свои изобретения компании «Даймлер», которая занималась выпуском его автомобилей в Англии. Руководство производством автомобилей продолжили его сыновья Пауль и Адольф. Сам же Даймлер занимался разработкой новых моторов. Готлиб Даймлер был дважды женат. От первого брака с Эммой Кунц, которая умерла в 1889 году, родилось шестеро детей. Второй раз он женился в 1893 году на молодой вдове Лине Хартманн.

Умер Готлиб Даймлер 6 марта 1900 года в Канштадте.