Efter studier vid Chalmers tekniska läroanstalt 1896–1906, där han var elev till Yngve Rasmussen, läste Bengtson vid Kunstgewerbeschule och Konstakademien i München där han bland andra hade Carl Milles som studiekamrat. Efter en tids resor och arkitektstudier i Italien återvände han till München och började som teaterarkitekt hos professor Martin Dülfer, vilken tidigare varit hans lärare. Därefter drev han verksamhet i Göteborg. Bengtson är begravd på Östra kyrkogården i Göteborg.
Byggnadsverk (urval)
Millesgården, akvarell av Karl Bengtson 1908
Flera teaterbyggnader i Tyskland, där han samarbetade med arkitekt Max Lithman.
