Nach seiner Lehre zum Maschinenschlosser studierte Klaus Mayer an der Fachhochschule München Wirtschaftsingenieurwesen. Im Anschluss war er von 1990 bis 1992 als Vertriebsingenieur bei der Firma TRUMPF GmbH & Co. KG in Ditzingen tätig. 1992 trat er in den elterlichen Betrieb in Mergelstetten ein und assistierte der Geschäftsführung.

Seit 1993 führte Klaus Mayer als Hauptgesellschafter und Geschäftsführer die gesamte Mayer Gruppe und verantwortete die strategische Ausrichtung der unterschiedlichen Unternehmensbereiche. Darüber hinaus war er ab 2007 Gründungspräsident des Fußball-Zweitbundesligisten 1. FC Heidenheim 1846 e.V. und ist seit 2016 Aufsichtsratvorsitzender. 

Im Januar 2022 übergab Klaus Mayer die operative Führung der Mayer Gruppe an seinen langjährigen Mitarbeiter und seit 2018 Geschäftsführer der Mayer Sparten Pflanz- & Systemtechnik sowie Laser- & Blechtechnik Herrn Manuel Linke. Klaus Mayer ist seitdem Vorsitzender des Mayer Aufsichtsrats.