M. entstammte einer alten Kaufmannsfamilie, die sich, ursprünglich in Worms beheimatet, Anfang des 18. Jahrhunderts in Ffm. niedergelassen hatte.
Besuch der Ffter Musterschule und des Gymnasiums. Frühes naturwissenschaftliches Interesse bei gleichzeitig musischen Neigungen. Ab 1843 Medizinstudium in Göttingen und Berlin. 1847 Promotion. 1849 ließ sich M. als praktischer Arzt in seiner Heimatstadt Ffm. nieder, wo er bis 1851 auch als Arzt am Dr. Christ’schen Kinderhospital, zeitweise als Vertreter des leitenden Hospitalarztes
Salomon Friedrich Stiebel während dessen längerer Abwesenheit, arbeitete. Für die Idee der Kinderkrippe, die er während eines Aufenhalts in Paris (1849) kennengelernt hatte, gewann er
Stiebel und dessen Sohn, seinen Jugendfreund
Fritz Stiebel, so dass dank ihrem gemeinsamen Engagement die erste Einrichtung dieser Art in Ffm. 1853 eröffnet werden konnte.
Im Mai 1850 trat M. in die SNG ein, für die er in den folgenden Jahren anatomische und histologische Vorlesungen und Vorträge über die Naturgeschichte der wirbellosen Tiere hielt. 1857 gründete er den Mikroskopischen Verein und initiierte eine pharmakologische Sektion des Ärztlichen Vereins, die u. a. die Wirkungsweise von Arzneien untersuchte. Ebenfalls seit 1857 war M. im Ffter Versorgungshaus beschäftigt. Auf den dortigen Erfahrungen basiert sein Buch über Greisenkrankheiten (1863). Zu M.s Patienten in Ffm. zählte u. a. der Philosoph
Arthur Schopenhauer. M. engagierte sich auch im kirchlichen und kulturellen Leben der Stadt. Er wurde in den Kirchenvorstand der Peterskirche gewählt und war Vorstandsmitglied des Cäcilien-Vereins.
1861 wurde M. zum Leibarzt des Großherzogs von Mecklenburg-Schwerin berufen. In Schwerin und Rostock setzte er seine berufliche Karriere fort. Die politischen und kulturellen Entwicklungen in Ffm. verfolgte er weiter mit lebhaftem Interesse.
Viele medizinische Veröffentlichungen. Komposition von rund 150 Musikstücken.
Zahlreiche Orden und Auszeichnungen. 1895 wurde M. von Großherzog Franz III. von Mecklenburg-Schwerin in den erblichen Adelsstand erhoben.
Porträt (Kopie eines Bildnisses aus dem Jahr 1864; von Richard Fresenius, 1906) im Besitz der Dr. Senckenbergischen Stiftung.
Nachlass im ISG.
Aufschluss über das Leben dieses äußerst vielseitig begabten Mannes gibt die von seinem Sohn Heinrich von Mettenheim (1867-1944) verfasste Biographie (1940, Neuaufl. 1985). Auf Initiative der Senckenbergischen Bibliothek wurde 1985 eine Ausstellung über Carl von M. in der Stadt- und Universitätsbibliothek in Ffm. veranstaltet.
Frankfurter Biographie 2 (1996), S. 46f.,
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