Benum studerte medisin ved Universitetet i Oslo og Universitetet i Bergen. Han ble spesialist i i ortopedi i 1974 og avla den medisinske doktorgrad (dr.med.) samme år. Benum ble professor ved Det medisinske fakultet ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet i 1982, og avdelingsoverlege ved Regionsykehuset i Trondheim hvor han bygget opp ortopedisk avdeling til å bli landsledende med sterkt fokus på forskning. I 1990-årene startet han et stort prosjekt med utvikling av individtilpassede proteser. Han introduserte også nye operasjonsmetoder.