Отец, Николай Адольфович Вентцель (1827—1908) — прибалтийский немец, дослужился чина действительного статского советника. Семья из-за перемещений отца по службе жила в Одессе, Варшаве, Вильне.
В Санкт-Петербурге Н. А. Вентцель служил столоначальником в канцелярии петербургского генерал-губернатора.После гимназии и реального училища Константин Вентцель поступил в 1876 году в Санкт-Петербургский технологический институт, но спустя год перешёл в Петербургский университет, на юридический факультет.
В начале 1880-х годов увлёкся революционной деятельностью: сначала примкнул к «Народной воле» , затем его взгляды стали более умеренными, он стал изучать работы Г. Спенсера.
В 1885 году Вентцель арестован в Воронеже — при обыске у его бывших единомышленников вместе с народовольческой литературой нашли сочиненное им ранее воззвание к рабочим. Через месяц была арестована его жена: из переписки с мужем «было видно её знание о его участии в революционной деятельности» . Пробыв тринадцать месяцев в тюрьме он вместе с женой был выслан в город Бобров Воронежской губернии под гласный надзор полиции.
В это период обозначилось его расхождение с русскими марксистами.Я безусловно против всякого насильного братства и потому против того коммунизма, который отрицает право личности на продукт своего труда. Прежде всего должно быть обеспечено это право, что же касается другой, более высокой в нравственном отношении экономической формы, построенной на принципе: «Труд по силам, распределение по потребностям» , то она должна быть, по-моему, результатом свободного соглашения людей между собой, свободного общественного договора.
В ссылке Вентцель сочинял статьи о свободе воли, переписывался с В. Г. Короленко, который прочитав рукопись статьи Вентцеля «Мораль жизни и свободного идеала» , заметил: «…я уже довольно давно не удовлетворяюсь так называемыми рациональными системами нравственности» .После ссылки Вентцелю было позволено жить в Москве; с 1891 года он работал в статистическом отделении Московской городской управы, заведовал редакцией журнала «Известия Московской городской думы» .
В 1896 году вышел его труд «Основные задачи нравственного воспитания» , ставший началом создания им теории свободного воспитания.
В 1906 году появились его работы: «Как создать свободную школу» и «Освобождение ребёнка» . Вентцель пытался реализовать свои идеи в «Московском доме свободного воспитания» (1906—1909), близко сошёлся с выдающимся толстовцем И. И. Горбуновым-Посадовым, издателем и редактором журнала «Свободное воспитание» .
Но в 1908 году Вентцель неожиданно резко отходит от идей Толстого, единомышленником которого его всегда считали.
Он отрицает «внушение добра» , считая это тонким насилием взамен грубого. И. И. Горбунов-Посадов отказался печатать его статью.Вскоре вышло собрание сочинений К. Н. Вентцеля в двух томах: 1-й том — «Этика творческой личности» , 2-й — «Педагогика творческой личности» .
На Всероссийском съезде по семейному воспитанию в 1913 году Вентцель прочитал доклад «Свободное воспитание и семья» .
В годы Первой мировой войны Вентцель выступал против милитаризма и шовинизма; в «Открытом письмо ко всем людям и всем народам» призвал к «военной забастовке» для прекращения насилия.После Октябрьской революции, когда большинство учителей отказалось сотрудничать с новой властью, Наркомпрос пригласил специалистов в области свободного воспитания (в их числе и Вентцеля), обещая «создать свободную народную школу» . Однако в отличие от большевиков, Вентцель полагал, что «школа не должна служить орудием для осуществления тех или других преходящих политических задач» . Вскоре заговорили о проникновении в советскую школу мелкобуржуазных толстовских идей и Вентцель был вынужден уехать в Воронеж. Преподавал в педагогическом техникуме и университете, был организатором и преподавателем Института народного образования, заведующим научно-методической секцией Губоно.
С 1922 года — в Москве, где Доме отдыха ветеранов революции имени Ильича по вторникам и пятницам проходят «вечера интимной музыки пианиста К. Н. Вентцеля» .
К преподаванию его не допускают, работы не печатают.Умер 10 марта 1947 года в Москве.