Han var den eldste sønnen til Nils Ingemarsson Linnaeus og Christina Brodersonia.
Faren var prest og en ivrig hobbygartner, og vekket tidlig Carls interesse for planter
og deres vitenskap.
Historien forteller at Carl hatet skolen og ikke var noe skolelys, men viste stor interesse i alt det vakre i naturen rundt seg. Han viste tidlig en interesse for samling og navnsetting av planter.
Foreldrene hans ville helst at han i samsvar med familietradisjonen skulle studere til prest, og det var under tvil at han 20 år gammel ble sendt til Lunds universitet for å studere medisin. Året etter (1728) flyttet Carl til Uppsala, som på den tiden var et av Europas ledende kunnskapssentre innen naturvitenskap, da universitetet der kunne by på en større medisinsk faglig tyngde.
Her fikk han god kontakt med den lærde domprosten Olof Celcius, som også var en dyktig botaniker. Det tok ikke lang tid før den unge Linné fikk lov til å undervise i botanikk ved universitetets botaniske hage.
Linnés første vitenskapelige arbeid ble publisert i 1729 og fikk tittelen Praeludia sponsaliorum plantarum (Växternas bröllop). Linné dedikerte denne publikasjonen til Celcius, og den kom til å bli forordet til hans senere storverk Systema naturae.
I 1732 fikk Linné et stipendium til en stor botanisk ekspedisjon til svenske Lappland.
Dette skulle vise seg å bli en anstrengende og strabasiøs reise, siden det knapt fantes veier i disse områdene på 1700-tallet.
I løpet av ekspedisjonen beskrev han en hel rekke plantearter som var nye for vitenskapen.
Linné fikk også et innblikk i den samiske kulturen og framholt deres enkle liv som et forbilde for nasjonen Sverige.
Alle oppdagelser, impulser og erfaringer fra denne ekspedisjonen ble senere samlet i publikasjonen Flora lapponica (1736).
Allerede i 1734 var det tid for Linné å foreta en ny ekspedisjon til Dalarna i Sverige for å studere naturforekomster og naturressurser. I sitt arbeid som professor ved universitetet i Uppsala, reiste han også på ekspedisjoner til Öland, Gotland, Västergötland og Skåne. Ekspedisjonene hans skulle alltid ha et nyttig formål, dvs kartlegging av naturressurser og studere hvordan de best mulig kunne tjene nasjonen. Etter Karl XIIs krigsherjinger var Sverige nesten blitt ruinert...
I 1735 reiste Carl von Linné til Nederland hvor han tok sin medisinske doktorgrad ved universitetet i Hardewijk.
Siden Nederland på denne tiden var et viktig sentrum for vitenskap og internasjonale kontakter, ble han værende der i tre år.
Det var her han publiserte den første utgaven av det som skulle bli hans livsverk, Systema naturae.
Denne første utgaven hadde bare 14 sider, men da den 12. og siste utgaven ble publisert i 1766-1768 hadde publikasjonen hele 2300 sider! Han hadde da beskrevet nærmere 8000 planter og 6000 dyr.
I 1753 publiserte Linné det vitenskapelige arbeidet Species plantarum som ble den første gyldige beskrivelsen av planter etter de binominale navnsettingsreglene.
Etter hjemkomsten til Sverige slo Linné seg ned som professor og praktiserende lege i Stockholm.
Han var svært aktiv i byens vitenskapelige liv og var med på å stifte det svenske vitenskapsakademiet.