Carl Mortensen startede ud i billedskærerlære og nåede kunstakademiet, hvorfra han fik eksamen som modellerer i 1886. Imidlertid lagde han sig efterfølgende ind på porcelænsmaling.

Som porcelænsmaler blev han del af den fast stab hos Royal Copenhagen. I sin egenskab af fast maler hos Royal Copenhagen blev han i 1894 sendt til Sankt Petersborg for at undervise den kejserlige porcelænsfabrik i Royal Copenhagens teknikker.

Han havde mange tillidshverv og var medstifter af Dansk Skulpturforening.