קרלוס קוארון נולד במקסיקו סיטי ב-1966. הוא למד ספרות אנגלית באוניברסיטה הלאומית של מקסיקו והשתתף פעמיים בסדנת הכתיבה של מכון סאנדנס. תחילה כתב סיפורים קצרים ומחזות.
ב-1988 החל לכתוב עם אחיו, אלפונסו, לטלוויזיה. בעקבות רעיון שהעלו שניהם כתב תסריט לסרט ""Love in the Time of Hysteria עליו זכה באריאל, פרס הקולנוע המקסיקני, ב-1991.
ב-1997 ביים את סרטו הקצר הראשון, "Sistole Diastole", עם סלמה היאק, וכתב את "Who the Hell is Juliette?" שקטף שני פרסי אריאל.
ב-2001 כתב וביים שני סרטים קצרים נוספים, וכתב עם אחיו את הסרט "ואת אמא שלך גם" שהיה ללהיט בינלאומי, זכה בפרס אריה הכסף בפסטיבל ונציה והיה מועמד לפרסי האוסקר וה-BAFTA על התסריט.
ב-2005 ביים את הסרט הקצר Ofelia"" וסדרת אנימציה לטלוויזיה.
