Carlos hizo su primera incursión en el Campeonato del Mundo de Rallyes participando en el Rallye de Portugal de 1987 con un Ford Sierra Cosworth y llegó con buen pie, ya que marcó el mejor tiempo en la primera especial del Rallye (Circuito de Estoril).

Tuvieron que pasar dos años antes de que disputara el Campeonato del Mundo de Rallyes completo con el equipo Toyota, que le ficharía tras su gran actuación en el Rallye de San Remo de 1988.

Su última participación en este certamen fue en el Rallye de Grecia de 2005, donde terminó tercero. Durante todos estos años, ha militado en los equipos oficiales de Toyota, Lancia, Subaru, Ford y Citroën, con los que ha participado en un total de 196 Rallyes, batiendo en 2004 el récord de victorias (26), al ganar con Citroën el Rallye de Argentina. Pero el récord que sigue manteniendo en la actualidad es el de haber sido el único piloto en la historia del Mundial de Rallyes que ha ganado los cinco Rallyes considerados como más míticos (MonteCarlo, Tour de Corse, Safari, 1000 Lagos y Racc de Inglaterra). Aparte de éstos, también cuenta en su palmarés con las victorias en los Rallyes de Portugal, España, Argentina, Chipre, Turquía, Indonesia y Nueva Zelanda.

Las estadísticas de su palmarés son muy difíciles de superar y por ello ha tenido multitud de reconocimientos a lo largo de estos años, pero el más importante para él fue el que le hicieron cuando ya estaba diciendo adiós al Campeonato, los pilotos, copilotos y jefes de equipo, al considerarle por votación el piloto de rallyes más completo de la historia.

Ganó el Campeonato del Mundo en 1990 y 1992 y fue subcampeón en el 91, 94, 95 y 98 con un total de 97 podios.