Карлос Вальдес переехал в Майами в возрасте пяти лет из Колумбии, а затем переехал ещё раз в возрасте двенадцати лет в город Мариетта, штат Джорджия.
Он учился в Мичиганском университете.
В 2011 году, после окончания школы, Вальдес полностью посвятил себя работе в театре.
В 2009–11 годах он участвовал в театральных постановках «Классного мюзикла» и «Певца на свадьбе» , а после отправился в турне с Jersey Boys.
С марта 2013 года по март 2014 года он исполнял роль Андрея в мюзикле «Однажды» (англ. Once), где играл на фортепиано, гитаре, укулеле, басах и ударных.
В 2013 году мюзикл был номинирован на премию «Тони» .
В 2014 году Карлос Вальдес получил дебютную роль на американском телевидении в телесериале «Стрела» , а затем появился в его спин-оффе «Флэш» в одной из главных ролей.
В обоих шоу он сыграл роль Циско Рамона.