Уже в возрасте 20 лет Карл защитил докторскую диссертацию по химии в Йенском университете и в течение года работал в нем научным сотрудником. Благодаря ходатайству матери перед ее бывшим одноклассником Фридрихом Байером, основателем Химического концерна Байера (байеровский аспирин и пр.), через год его приняли в штат байеровской компании в Эльберфельде.
С этого момента началось его стремительное восхождение. Сделанные им открытия в области химии принесли такую финансовую выгоду, что находящийся на грани выживания концерн Байера настолько окреп, что пришлось даже расширять производство. Дуйсбергу было поручено планирование и надзор за возведением нового завода. Именно тогда и проявился его редкий организаторский талант и ответственность перед обществом. Он выбрал для строительства маленькую рыбацкую деревушку Леверкузен-на-Рейне. Со свойственной ему педантичностью сначала он написал целый трактат о том, каким должен быть новый завод. Этот трактат, написанный в 1895 году, до сих пор является образцом для немецких предпринимателей.
Основное значение Дуйсберг придавал человеку, то есть рабочим и служащим. Работники должны сознавать, что это их завод, где они будут трудиться всю жизнь. Прежде всего необходимо обеспечить химиков прекрасно оснащенной лабораторией, что поможет им объединить свои усилия. Он отказался от принятого порядка, когда каждый химик работал в отдельной маленькой лаборатории, и предложил для них общее помещение, где их будут разделять только лабораторные столы. Его идея состояла в том, что если каждый химик концерна будет заниматься своим конкретным заданием в общем помещении, то вскоре появится живой интерес к работе коллег. Неизбежно возникнут научные дискуссии, которые будут взаимно обогащать друг друга полезными предложениями.
И еще он считал совершенно необходимым сделать место работы привлекательным и приятным. Он очень ценил скульптуру и живопись, декоративное садоводство и парковую архитектуру, благодаря чему завод в Леверкузене стал образцовым по преображению окружающей его территории. «Прикладная наука может быть красивой», – часто говорил он.
Но он не забывал и о многих социальных аспектах, казавшихся революционными в то время: удобных и уютных домах для рабочих, льготных условиях для беременных женщин, спортивных площадках, плавательных бассейнах и социальном страховании. Подобно другим умным немецким промышленникам, он выстроил себе дом на этой же территории, чтобы рабочие, служащие и научные сотрудники всегда могли прийти к нему и понимали, что он действительно считает себя членом рабочего коллектива, а не недоступным боссом.