Nació el 19 de diciembre de 1987, en Lyon, Francia, hijo de Hafid Benzema y Wahida Djebbara, ciudadanos franceses de ascendencia argelina. Creció en una pequeña casa en Bron y llevó un estilo de vida modesto junto con sus ocho hermanos.

Comenzó su carrera en el fútbol a la edad de 8 años, se unió al club de fútbol local Bron Terraillon SC. Sabri y Gressy, sus hermanos menores, también se convirtieron en futbolistas. Karim atrajo la atención de los directivos del Lyon después de anotar dos goles contra la academia juvenil del club en un partido. Finalmente se unió al Lyon en 1996.

Después de unirse al Lyon se convirtió en parte de la academia del club donde pronto subió a las categorías juveniles. En la liga nacional francesa «Championnat National des 16 ans», para futbolistas menores de 16 años, marcó 38 goles.