Né le 19 décembre 1987 à Lyon de parents d'origine algérienne (son père est kabyle et sa mère oranaise), il a vécu à Bron, là où sa famille vit toujours. Karim Benzema s'initie au football dans un club de Bron, le SC Bron Terraillon. À neuf ans, lors d'un match entre son équipe et les poussins de l'Olympique lyonnais, Karim marque deux buts. L'OL lui accorde une licence et il commence sa formation dans les équipes de jeunes. Benzema, qui prend pour modèle le buteur brésilien Ronaldo, révèle son potentiel en marquant 38 buts pour l'équipe des moins de 16 ans de l'OL.