Carlos Monteiro iniciou os seus estudos musicais no Conservatório Regional de Setúbal. Licenciou-se em Ciências Farmacêuticas na Universidade de Lisboa. Fez o curso de Canto no Conservatório Nacional de Lisboa com Rute Dutra. Concluiu a Licenciatura em Canto na Escola Superior de Música de Lisboa com Luís Madureira. Em 2018 terminou o Mestrado em Canto no Real Conservatório de Haia, na classe de Rita Dams. Encontra-se atualmente a terminar o Mestrado em Gestão Cultural no ISCTE (Lisboa).

Desde 2007, apresentou-se em concursos nacionais e internacionais, entre os quais: 2.ª edição do Concurso Prémio José Augusto Alegria (Évora), Concurso de Canto Lírico da Fundação Rotária Portuguesa (2010), Concurso de Canto Luísa Todi (Setúbal, 2011), Concurso Internacional de Ópera de Clermont-Ferrand (2018), I Concurso Internacional de Lírica de Alicante (2019).

Trabalha regularmente com La Capella Reial de Catalunya e Jordi Savall e é membro do Grupo Vocal Olisipo. Desde 2009, apresenta-se profissionalmente como solista em produções de diferentes géneros musicais. No domínio da ópera interpretou, entre outros papéis: Peppe (Rita de Donizetti); Don Ottavio (Don Giovanni de Mozart); Commissario di Polizia (Il Signor Bruschino de Rossini); D. Basilio e D. Curzio (As bodas de Figaro de Mozart); Gherardo (Gianni Schicchi de Puccini); Nerone (L’Incoronazione di Poppea de Monteverdi); Gérald (Lakmé de Delibes). Outros projetos em que participou como cantor incluem: performance musical como Abraão, em “A mata B”, no CAM da Fundação Gulbenkian (2012); “Ópera na Prisão – D. Giovanni 1003-Leporello 2015” como D. Ottavio, na Sociedade Artística Musical dos Pousos (2015, 2016); e Monostatos, em “Exposição Temporária: Uma Pintura de Chagall e A Flauta Mágica de Mozart”, no CCB (2024).

Carlos Monteiro é cofundador do grupo Operatellers e da Associação Cultural Academia Aglaia.