Carl Friedrich Heinzmann wurde beim Hofmaler Johann Baptist Seele unterrichtet und begann 1814 als Freiwilliger den Militärdienst. Obwohl er in Frankreich zum Offizier befördert wurde, verließ er die militärische Laufbahn, um sich, vom König unterstützt, zur weiteren Ausbildung 1815 nach München zu begeben. Hier studierte er besonders unter Wilhelm von Kobell die Landschaftsmalerei. Sein vielseitiges Talent fand bald solche Anerkennung, dass er schon 1822 eine Anstellung an der königlichen Porzellan-Manufaktur erhielt. Er malte meist heitere und friedliche Naturszenen, denen er durch vollendete und sorgfältige Ausführung einen einzigartigen Stil verlieh.

Mit besonderer Vorliebe verbrachte er seine Zeit in den Bayerischen, Schweizer und Tiroler Alpen, welche ihm Stoff zu einer Reihe von hochgeschätzten Bildern gaben. Außer eigenen Kompositionen stellte er auf Platten, Tellern und Vasen viele Kopien von berühmten Gemälden der Pinakothek her. Zu seinen Hauptwerken zählte eine mit Abbildungen sämtlicher Waffengattungen der bayerischen Armee geschmückte Prachtvase, ein Geschenk des Kronprinzen Maximilian an den Sultan, ferner eine Tafel mit den Verschiedenen Ansichten Münchens und dem Münchner Umland, die dem König Otto bei seiner Abreise nach Griechenland überreicht wurde.

Im Jahr 1843 ging er nach Italien. Er konnte aber die Fülle der dort gemachten Skizzen künstlerisch nicht weiterverarbeiten, da er schon am 9. Juli 1846 einer heftigen Lungenentzündung erlag.