Karl Mayhoff, der Sohn des Schmiedeinnungsmeisters Bernhard Joachim Mayhoff und der Christiane Henriette Marie geb. Sandmann, besuchte von 1851 bis 1859 das Gymnasium Carolinum in Neustrelitz und studierte von 1859 bis 1862 Klassische Philologie an den Universitäten zu Jena und Breslau. Anschließend arbeitete er ein Jahr lang als Hauslehrer beim Fürsten Hugo zu Hohenlohe-Öhringen. Im Oktober 1863 kehrte er nach Neustrelitz zurück, widmete sich dort wissenschaftlichen Studien und unterrichtete von Ostern bis Michaelis 1864 als Vertretungslehrer am Gymnasium Carolinum. Zum 1. Oktober 1864 ging er wieder nach Breslau und bereitete dort bei Friedrich Haase seine Dissertation vor, mit der er am 3. Juli 1865 zum Dr. phil. promoviert wurde.
Am 20. September 1884 wurde er zum Rektor der Nikolaischule in Leipzig ernannt und trat dieses Amt am 25. Oktober 1884 an. Neben den Rektoratsgeschäften war er dort Ordinarius der Oberprima und unterrichtete Latein, Griechisch und Geschichte in der Unterprima. Am 26. April 1890 trat er aus gesundheitlichen Gründen in den Ruhestand und zog wieder nach Dresden, wo er am 3. August 1914 im Alter von 73 Jahren starb. Er wurde auf dem Trinitatisfriedhof beigesetzt.
Karl Mayhoff war ab dem 25. Juli 1886 mit Julie geb. Siebs (1853–1924) verheiratet. Ein Sohn des Ehepaars war der Ornithologe Hugo Mayhoff (1888–1917).
Mayhoffs Forschungsschwerpunkt war seit seinem Studium die Textkritik der Naturalis historia des älteren Plinius. Schon durch seine Dissertation (1865) machte er einen der damals führenden Forscher auf diesem Gebiet auf sich aufmerksam, den Philologen Ludwig von Jan, der sich in einer Rezension eingehend mit Mayhoffs Ergebnissen auseinandersetzte.[1] Jan überarbeitete damals seine erstmals 1854–1865 erschienene Textausgabe der Naturalis historia für den Verlag B. G. Teubner; nach seinem Tod 1869 erhielt Mayhoff vom Verleger den Auftrag, die Überarbeitung aufgrund seiner eigenen Studien fortzusetzen. Mayhoff widmete dieser Aufgabe sein ganzes Leben und gab von den fünf Bänden mehrere Auflagen heraus. Auszüge seiner textkritischen Studien veröffentlichte er zwischendurch in Schulprogrammen und kleineren Aufsätzen. Jans und Mayhoffs Edition stellt bis heute die Grundlage der Beschäftigung mit der Naturgeschichte des Plinius dar.
Schriften (Auswahl)
Lucubrationum Plinianarum capita tria. Neustrelitz 1865 (Dissertation, Universität Breslau)
De Rhiani Cretensis studiis Homericis. Dresden 1870
Novae lucubrationes Plinianae. Leipzig 1874 (Schulprogramm)
C. Plini Secundi Naturalis historiae libri XXXVII. Post Ludovici Iani obitum recognovit et scripturae discrepantia adiecta edidit Carolus Mayhoff. 6 Bände, Leipzig 1875–1906; Neudruck Stuttgart 1967.
Wilhelm Pökel: Philologisches Schriftsteller-Lexikon. Leipzig 1882, S. 170
Conrad Bursian: Geschichte der classischen Philologie in Deutschland von den Anfängen bis zur Gegenwart. München/Leipzig 1883, S. 970
Festschrift zur 250jährigen Jubelfeier des Gymnasiums zu St. Maria Magdalena zu Breslau am 30. April 1893. Breslau 1893, S. 56
Ernst Bischoff: Das Lehrerkollegium des Nicolaigymnasiums in Leipzig 1816–1896/97: Biographisch-bibliographische Beiträge zur Schulgeschichte. Leipzig 1897, S. 50f.
Literarisches Zentralblatt für Deutschland. Nr. 34, 22. August 1914, Sp. 1157
Deutsches biographisches Jahrbuch. 1. Band 1914–1916 (1925), S. 300
Deutsches Geschlechterbuch. Band 198 (1991), S. 246