1834-1838 absolvierte Zeiß eine Lehre beim Privatdozenten Friedrich Körner. 1838-1845 war er auf Wanderschaft. In dieser Zeit sammelte er in Berlin und Wien seine praktischen und theoretischen Erfahrungen. Am 17.11.1846 gründete Zeiß seine Werkstatt in Jena. Dort wurden feinmechanische, optische und phototechnische Erzeugnisse hergestellt. Ab 1857 gelang die Fertigung zusammengesetzter Mikroskope. 1860 wurde er zum Universitätsmechanikus und 1863 zum Hofmechanikus ernannt. 1866 beschäftigte er 20 Mitarbeiter und verkaufte bereits 1 000 Mikroskope. Er gründete gemeinsam mit Ernst Abbe und Otto Schott 1884 das Glaswerk Schott & Genossen in Jena. Nach dem Tode von Zeiß wurde Abbe 1889 Alleineigentümer der Zeiß-Werke. Im selben Jahr wurde die Carl-Zeiß-Stiftung ins Leben gerufen.