Pályáját a Hunnia Filmstúdióban kezdte laboránsként, majd a háború után az Athenaeum Nyomdában dolgozott fényképészként és retusőrként. 1952-től fotóriporter a Honvéd S.E-nél és külsősként a Béke és Szabadság című hetilap munkatársa, 1957-től tíz évig a Képes Sport vezető fotóriportere. Ezután került a Magyar Szemléhez – a Külügyminisztérium havonta megjelenő három nyelvű folyóiratához -, ahol nemcsak fotóriporter, hanem a lap képszerkesztője is. 1989-ig látta el ezt a munkát, rendkívül sokoldalú, szerteágazó és gazdag életművet felhalmozva. Később nyugdíjasként feleségével, Lajos Marival létrehozták a Gust-Art Stúdiót, 1983-tól közösen eddig több mint harminc szakácskönyvet jelentettek meg több nyelven, több kiadásban.
Hemző évtizedeken átívelő fotográfusi pályája azért is különleges, mert a fényképezés számos műfajában, ágában tevékenykedett, s mindenütt kimagaslót hozott létre. Budapest városáról több mint ötven éven át készített fényképeket. Ezek között klasszikus városképek és érzékeny személyes riportok egyaránt megtalálhatók. Megújította a magyar állatfotózást a lovakról készített műveivel. Szintén újítóként tartják számon azokat a különleges képszekvenciáit, amelyeket saját műveiből állított össze. Így az eredeti fényképek képtriptichonokként újabb jelentésekkel gazdagodtak, különös asszociációkat ébresztve a fényképek nézőiben. Az sem mellékes, hogy hosszú évekig az országot járva, a XX. század végi Magyarországról rendkívül beszédes dokumentum-felvételek ezreit készítette a legkülönfélébb tematikában. A hazai mezőgazdaság, ipar, kereskedelem, kultúra, a mindennapi élet mozzanatainak megörökítése, a magyar tájak fényképezése, az épített örökség feltérképezése egyaránt része a gazdag ouevre-nek. Emellett, de korántsem mellékesen divat- és reklámfotográfiával is foglalkozott. A hazai gasztronómiai fényképezésben pedig új fejezetet nyitottak a Lajos Mari – Hemző Károly szakácskönyvek.
Sportfotósi pályájának kezdete egybeesik a magyar sport történetének talán legsikeresebb esztendejével, az 1952-ben Helsinkiben rendezett olimpia évével. A magyar csapat 12 sportágban, illetve szakágban összesen 269 olimpiai pontot ért el a finn fővárosban. Sportolóink összesen 42 (16 arany-, 10 ezüst- és 16 bronz-) érmet szereztek. A több évtized alatt, amíg Hemző Károly fotográfusi munkásságának nagyobbik részét a sportesemények, edzések, versenyek, s főként a sportemberek megörökítése töltötte ki, nemcsak a korabeli sajtó számára tudósított a magyar sportról, hanem egészen közel kerülhetett a bajnokok jó részéhez. Végigkövethette erőfeszítéseiket, sikereiket és kudarcaikat, a versenyek hátterét, még magánéletük színtereit is.
Szinte minden sportágban lefotózhatta a legjobbakat, minden fontos versenyen kint volt a hazai pályákon, de időnként még külföldre is elkísérhette a versenyzőket. A komoly technikai felkészültséget és állóképességet megkövetelő sportfényképezés közben alakította ki sajátos fotográfusi látásmódját. Képein igyekezett megmutatni az emberi drámákat, a vesztesek szenvedését, a győztesek örömét, az élet kínálta groteszk pillanatok humorát is.
Ám a korabeli képek még ennél is jóval többről beszélnek. A sportképek a Rákosi-, majd a Kádár-éra társadalmi körülményeiről, életmódjáról, a sportnak és a politikának meglehetősen ellentmondásos kapcsolatáról is árulkodnak.
Hemző Károly munkásságát egyéni kiállítások keretében (1972 Ellentétek, Fészek Klub, Bp.; 1973 Fotógaléria, Bp.; 1976 Találkozásaim, Műcsarnok, Bp.; 1979 Lódobogás, Szolnok, Moszkva, Varsó, Wrocław; 1980 Találkozásaim, Róma, Firenze, Fermo; 1983 „Ez a város..”, Vigadó Galéria, Bp., Berlin, Prága; 1998 Hemző Károly fotói ,Vigadó Galéria, Bp.; 2005 Csak lovak,, Magyar Fotográfusok Háza, Bp., 2011 Hemzőváros, Magyar Nemzeti Múzeum stb.) és több albumban – Lódobogás (1978), Budapest (1993), Fotográfiák (1998), Csak lovak (2005) – mutatta meg.
Balázs Béla- és Táncsics Mihály-díjas, Érdemes és Kiváló művész, a Magyar Köztársasági Érdemrend Lovagkeresztjének kitüntetettje.