Kedua gol striker Prancis itu dibantu oleh gelandang Jerman Toni Kroos saat Madrid naik di atas saingannya Barcelona ke posisi kedua dalam klasemen.
Celta membalaskan satu gol pada menit ke-40 melalui sundulan kuat Santi Mina.
Setelah babak kedua yang lesu dari Real, Benzema menjadi provider saat Marco Asensio menambahkan gol ketiga di menit akhir.
Dua gol Benzema di Balaidos menempatkan pemain berusia 33 tahun itu dengan 23 gol di semua kompetisi untuk Madrid musim ini.
Kemenangan Real juga membuat tim Zinedine Zidane terpaut tiga poin dari pemimpin klasemen Atletico Madrid, karena manger Prancis itu melanjutkan upayanya untuk mengangkat gelar berturut-turut dengan raksasa Spanyol.
Atletico dan Barca asuhan Ronald Koeman memainkan pertandingan liga pada hari Minggu ini.