Carlos Sainz Jr. urodził się 1 września 1994 roku w Madrycie. Jest 14. hiszpańskim kierowcą w historii, który brał udział w wyścigu F1. Jego ojciec - z identycznymi personaliami - to dwukrotny rajdowy mistrz świata oraz zwycięzca Rajdu Dakar.
Po raz pierwszy zasiadł za kierownicą w wieku siedmiu lat, gdy zaczął jeździć w krytym centrum kartingowym swojego ojca. Trzy lata później rozpoczął poważne ściganie. W kolejnych sezonach stał się poważnym zagrożeniem dla konkurencji, a w 2009 roku został mistrzem Europy Zachodniej w serii KF3 oraz zwyciężył w Monaco Kart Cup, prestiżowym wydarzeniu, które poprzednio wygrywali m.in. Sebastian Vettel czy Robert Kubica.
Następna kampania okazała się niezwykle ważna w karierze Sainza, gdyż nie tylko rozpoczął wyścigi samochodowe, ale także dołączył do programu juniorskiego Red Bulla. Pod czujnym okiem dr. Helmuta Marko zadebiutował w Europejskiej Formule BMW. W zespole Eurointernational pięciokrotnie znalazł się na podium, zwyciężając w drugim wyścigu na Silverstone. Rywalizację zakończył na 4. miejscu. W tym samym roku ścigał się także w siostrzanej serii azjatyckiej.
Swój progres kontynuował aż do 2011 roku, w którym przeszedł do Formuły Renault 2.0. Hiszpan wygrał Puchar Europy Północnej, odnosząc 12 zwycięstw i stojąc 26 razy na podium w 34 wyścigach. 12 miesięcy później Red Bull umieścił Sainza w F3, gdzie startował zarówno w serii brytyjskiej, jak i europejskiej. Ostatecznie był to dla niego sezon wzlotów i upadków w konkurencyjnej kategorii, chociaż odniósł kilka zwycięstw, w tym wspaniały triumf na deszczowym Spa-Francorchamps.
Sainz ponownie zmienił serię w 2013 roku. Tym razem było to wspierane przez F1 - GP3. Hiszpan miał trudności z adaptacją i w ciągu dwóch sezonów tylko dwukrotnie stawał na podium. Na szczęście jego testy dla Red Bulla i Toro Rosso wyglądały znacznie lepiej i oba zespoły były pod wrażeniem jego podejścia i pracy poza torem.
Kilka dobrych występów w Formule Renault 3.5 pod koniec roku były zapowiedzią świetnego sezonu 2014, w którym całkowicie zdominował mistrzostwa, zdobywając rekordowe siedem zwycięstw w drodze do tytułu. Ten sukces - powiązany z decyzją Toro Rosso o rozstaniu z Jeanem-Ericem Vergnem - dał Sainzowi szansę na przejście do F1. Ten awans został ostatecznie potwierdzony 28 listopada 2014 roku.
W ciągu 19 wyścigów Hiszpanowi zdarzały się wzloty i upadki - typowe dla początkujących kierowców. Zaliczył m.in. potężny wypadek w czasie treningu w Rosji, gdzie cudem uniknął poważnych obrażeń. Szybkość i osiągi Carlosa były równie imponujące, podobnie jak jego chwalonego zespołowego partnera, Maxa Verstappena. Gdyby nie ogromna awaryjność samochodu, niewątpliwie zdobyłby znacznie więcej niż 18 punktów, z którymi zakończył zmagania.
W sezonie 2016 kontynuował budowanie swojej reputacji jako cichego, pewnego siebie, szybkiego i dojrzałego kierowcy. Pomijając rozczarowanie, gdy to Verstappena awansowano do Red Bulla w połowie rywalizacji, przezwyciężył ograniczoną konkurencyjność swojego samochodu i wielokrotnie punktował, zajmując 6. pozycję w Hiszpanii, USA i Brazylii.
Zatrzymany na kolejny rok w Toro Rosso zdominował swojego partnera zespołowego, Daniiła Kwiata. Kiedy okazało się, że w najbliższej przyszłości nie ma szans na fotel w Red Bullu, zgodził się na umowę, dzięki której został wypożyczony do Renault na sezon 2018. Cztery rundy we francuskich barw zaliczył już w trakcie kampanii 2017
Wraz ze swoim nowym partnerem zespołowym, Nico Hulkenbergiem osiągał świetne wyniki, wywalczając o 4. miejsce w klasyfikacji konstruktorów. 16 sierpnia 2018 roku ogłoszono, że w sezonie 2019 Hiszpan będzie reprezentował zespół McLarena, a u jego boku pierwsze kroki w F1 poczyni Lando Norris.
Epizod w legendarnym teamie okazał się znakomity dla madrytczyka. Jego bardzo równa i wysoka forma pomogła Brytyjczykom w wywalczeniu najpierw 4. (w 2019 roku), a następnie 3. (w 2020 roku) pozycji w klasyfikacji konstruktorów. W Woking święcił swoje dwa największe (wówczas) sukcesy w karierze. Podczas GP Brazylii 2019 zajął 3. lokatę, a w GP Włoch 2020 2., ustępując tylko Pierre'owi Gasly'emu.
Świetna dyspozycja Carlosa zwróciła uwagę Ferrari, które postanowiło zakontraktować go na sezon 2021. Sainz został partnerem Charlesa Leclerca, którego w ostatecznym rozrachunku pokonał o 15,5 punktu, zajmując wysoką 5. pozycję w klasyfikacji kierowców. Okrasił to czterema podiami.
W kolejnych dwóch latach jeszcze bardziej rozwinął skrzydła w Maranello. W tym czasie dwunastokrotnie meldował się w czołowej trójce, odnosząc swoje dwa premierowe triumfy w karierze. Ten pierwszy wywalczył w 2022 roku na Silverstone, zaś w 2023 w Singapurze - jako jedyny w całym sezonie - przerwał zwycięską passę Red Bulla.
Sezon 2024 był ostatnim dla Hiszpana w roli kierowcy Ferrari, zważywszy na ściągnięcie przez zespół Lewisa Hamiltona. Pożegnał się z nim w godnym stylu, wygrywając zawody w Australii - tuż po operacji usunięcia wyrostka robaczkowego - i Meksyku oraz osiągając najlepszy punktowo wynik (290). Spośród wielu opcji na kolejne lata wybrał tę Williamsa.
