Родился 20 апреля 1956 г. в Тбилиси Грузинской ССР.
Отец — Автандил Доментьевич Бендукидзе, ученый-математик, преподаватель Тбилисского государственного университета, мать — Джульетта Акакиевна Рухадзе, историк и культуролог.
В 1977 г. окончил биологический факультет Тбилисского государственного университета.
Кандидат биологических наук (защитил диссертацию в 1980 г. в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова).
В 1981—1985 гг. был старшим лаборантом, научным сотрудником Института биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР (г. Пущино, Московская область).
В 1985—1990 гг. — заведующий лабораторией молекулярной генетики клеток животных Института биотехнологии Министерства медицинской промышленности в Москве.
В 1988 г. был одним из создателей ряда кооперативов по производству биохимических препаратов и совместных предприятий, специализировавшихся в области электроники. В частности, создал и возглавил кооператив "Биопроцесс", который в 1990 г. был преобразован в акционерное общество, Каха Бендукидзе стал председателем его совета директоров.
В 1990 г. участвовал в создании "Народной нефтяной инвестиционно-промышленной Евро-Азиатской корпорации — НИПЕК", был членом совета директоров, с 1993 г. — главным управляющим корпорации "НИПЕК".
В 1992-2004 гг. возглавлял совет директоров Акционерного коммерческого Промышленно-торгового банка (АК "Промторгбанк", в 2010 г. переименован в Связной Банк).
Входил в оргкомитет Всероссийского совещания Советов предпринимателей. Член Движения "Предприниматели за новую Россию" (ОПНР). В 1993 г. во время избирательной кампании по выборам в Государственную думу первого созыва вошел в список избирательного объединения "Преображение". Однако список не собрал необходимого числа подписей для регистрации.
С 1994 г. входил в состав Совета по промышленной политике и предпринимательству при Правительстве РФ.
С 1994 г., после приобретения "Биопроцессом" пакета акций Уралмашзавода, занял пост председателя совета директоров "Уралмаша". В 1994-1998 гг. - член совета, председатель совета директоров ОАО "Судостроительная фирма "Алмаз". С 1995 г. - член совета директоров завода "Красное Сормово" (Нижний Новгород).
В 1995 г. входил в состав коллегии Госкомитета РФ по экономической политике и поддержке экономических структур.
С 1996 г. входил в совет директоров, был председателем совета директоров компании "Ижорские заводы" (Санкт-Петербург).
В 1996 г. был создан холдинг Уральские машиностроительные заводы (ОАО "Уралмаш-Заводы"; Екатеринбург), в который вошли Уральский завод тяжелого машиностроения (Уралмашзавод), "Завод сварных машиностроительных конструкций" (ЗСМК), "Ижорские заводы" и др. Каха Бендукидзе стал председателем совета директоров холдинга. В 1998-2004 гг. занимал пост генерального директора. В 2000 г. "Уральские машиностроительные заводы" были переименованы в "Объединенные машиностроительные заводы" (Группа "Уралмаш-Ижора"; ОМЗ).
В 1997-1999 гг. - председатель совета директоров АО "Востсибуголь".
В октябре 2000 г. вошел в состав Совета по предпринимательству при Правительстве РФ.
В октябре 2000 г. избран членом бюро правления Российского союза промышленников и предпринимателей (работодателей) (РСПП). До июня 2004 г. был вице-президентом РСПП, возглавлял Комитет по налоговой и бюджетной политике. Входил в попечительский совет НИЦ "Экспертный институт" при РСПП. Одновременно был первым вице-президентом и председателем Совета генеральных директоров Российского союза машиностроителей.
В ноябре 2003 г., после получения ОМЗ контроля над "Атомстройэкспортом", стал президентом этой компании (до февраля 2004 г.).
В июне 2004 г. принял предложение президента Грузии Михаила Саакашвили войти в грузинское правительство и был назначен министром экономики. В связи с этим, к середине 2005 г. продал все свои российские активы.
С декабря 2004 г. по январь 2008 г. был министром по координации экономических реформ Грузии (занимался реформой экономики и реформой государственной службы).
В 2008-2009 гг. возглавлял канцелярию правительства Грузии.
7 февраля 2009 г. уволился с государственной службы.
Занимался благотворительной деятельностью через Фонд Знаний, основанный им в 2007 г. для поддержки образования и науки в Грузии.
В мае 2014 г. Каха Бендукидзе по приглашению президента Украины Петра Порошенко вошел в состав Экономического и совещательного совета при министерстве экономического развития и торговли Украины. Также являлся членом Национального совета реформ при президенте Украины.
В 1979-1989 г. был членом КПСС. Впоследствии стал либертарианцем (сторонником минимального участия государства в экономической жизни страны).
Умер 13 ноября 2014 г. в Лондоне. Похоронен 22 ноября 2014 г. на кладбище Кукия в Тбилиси
Каха Бендукидзе никогда не входил в список миллиардеров журнала Forbes. В 2003 г. его состояние оценивалось в 300 млн долларов США.
Был женат на журналисте Наталье Золотовой.