Futbola ilk adımı 1993’da Sao Paulo bölgesi takımlarından Palmeiras’ta atan Carlos, ülkesindeki Palmeiras takımında yıldızı parladıktan sonra millî takıma çağrılmış, burada adının duyulmasının ardından FC Internazionale Milano’ya transfer olmuştur. Daha sonra Real Madrid’e transfer olmuş ve burada 11 sene takımına hizmet etmiştir.
Fenerbahçe’deki ilk resmî karşılaşması 2007 Türkiye Süper Kupası finali olmuştur. Kupa mücadelesi 2-1’lik Fenerbahçe üstünlüğü ile sona ererken, bu kupa Roberto Carlos’un Fenerbahçe’deki ilk kupası olmuştur. Fenerbahçe’deki ilk golünü Fenerbahçe-Sivasspor maçında kafayla attı. Bu golü, futbol kariyerinde kafa ile attığı üçüncü goldür. İkinci golünü ise Hacettepespor’a sağ ayağıyla ceza sahası içerisinden attı.Ve ilk frikik golünü 30 metreden Konyaspor’a attı. 1996’ta Avrupa futboluna geçiş yapan futbolcu, Serie A’nın önde gelen kulüplerinden FC Internazionale Milano’ya ve bir yıl ardından da efsaneleştiği takımlardan biri olan Real Madrid’e geldi.
Carlos 2 Ağustos 2005’te Brezilya vatandaşlığının yanına bir de İspanyol vatandaşlığı ekledi. Bu sayede Real Madrid’te Avrupalı futbolcu statüsünde forma giymeye başlayan Carlos, takımının da açılan kontenjan ile millî takımdan arkadaşı Robinho’yu almasını sağladı.
Carlos, 2007-2008 sezonu için sözleşmesinin bittiği Real Madrid’den ayrılarak bonservis bedeli olmaksızın Fenerbahçe ile bir yılı opsiyonlu olmak üzere iki yıllık sözleşme imzalamıştır. Ancak Brezilya’nın Corinthians takımına ara transfer döneminde gitmiştir. 19 yaşındaki oğlu Ricardo Alvellio Carlos Da Silva da Palmeiras’ın başarısı için top koşturuyor.
Corinthians’la sözleşmesini karşılıklı olarak fesheden Roberto Carlos, daha sonra Rusya’ya bağlı Dağıstan takımı olan Anzhi Makhachkala’ya transfer oldu. Rus kulübü, Carlos ile 2 yıllığına 10 milyon Euro’luk sözleşme imzalamıştır. Bir defansif orta saha pozisyonunda oynayan Carlos, 8 Mart 2011 tarihinde Anzhi’nin kaptanı olmuştur. 25 Nisan 2011’de Roberto Carlos 58. dakikada Dinamo Moskva ile 2-2 berabere kaldıkları maçta Anzhi’nin ilk golünü atmıştır.
2011-2012 sezon ortasında Roberto Carlos futbolu bırakma kararı almıştır ve Anzhi’nin sportif direktörü olarak çalışmaya başlamıştır.
2013-2014 senesi için Sivasspor ile 2 seneliğine anlaşmıştır. Fakat başarısız olduğu düşünülerek sözleşmesi feshedilmiştir. 2014-2015 sezonunu ikinci yarısı ve opsiyonlu olarak 2015-2016 sezonu dahil olmak üzere Roberto Carlos Akhisar Belediyespor ile 1,5 yıllık sözleşmeye imza attı. Fakat sezon sonu anlaşması karşılıklı olarak feshedilmiştir. 2015-2016 sezonu öncesi ise Hindistan kulübü Delhi Dynamos ile sözleşme imzaladı.
16 yaşındayken A Takıma yükseldi. 16 yaşında Brezilya 20 yaş altı millî futbol takımına giren Carlos, Brezilya millî futbol takımı ile çıktığı 125 maçta 11 gol attı.
1996 Yaz Olimpiyatları’nda millî takımın bir parçası olan Carlos, bronz madalyanın sahibi oldu. Brezilya millî takımı ile ilk maçına ise 26 Şubat 1996 tarihinde ABD karşısında çıktı. Haziran 1997’de ise 34 metreden Fransa’ya kaydettiği golle kariyerinin en güzel gollerinden birine imza attı; Fransa barajını aşan topun auta çıkacağı düşünülürken, muhteşem bir falso alan top Didier Deschamps’ı aştı ve Fabien Barthez’i de sabit bir şekilde bırakarak ağlarla buluştu.
1998 FIFA Dünya Kupası’nda Roberto Carlos, Fransa ile yaptıkları ve kaybettikleri final maçı da dahil toplam 15 maça çıktı, 20 gol kaydetti. 2002 FIFA Dünya Kupası’nda 7 maça çıkan Roberto Carlos Çin’i 4-0 yendikleri maçta 25 metreden bir gol kaydetti. Almanya ile oynadıkları final maçında da Roberto Carlos ilk 11’deki yerini aldı ve kupa da Brezilya’nın oldu. 2006 FIFA Dünya Kupası’nın çeyrek finalinde Fransa’ya elenen Brezilya’da Roberto Carlos, millî formaya veda ettiğini açıkladı.
2011 sezonunda Anzhi Makhachkala takımında Futbolcu-teknik direktör olarak antrenörlüğe başlayan Carlos, 2011-12 sezonundan 2012-13 sezonu sonuna kadar Sportif direktörlük görevini yapan Brezilya’lı, 2012-13 sezon sonunda Teknik direktörlük yapmak istediğin açıklamıştır. Sivasspor’da Rıza Çalımbay’ın görevine son verilmesinin ardından hedefteki ilk teknik direktör adayı olan Carlos, 2 Haziran 2013 günü İstanbul’a gelmiş, 3 Haziran 2013 günü ise Sivas 4 Eylül Stadyumu’nda düzenlenen imza töreninde 2 yıllık sözleşme imzalamıştır. Carlos’un yardımcılığını ise bir dönem Luis Aragones’le çalışan Brezilyalı Cesar Domingos ve Sefer Yılmaz’ın kaleci antrenörlüğünü bir dönem Bülent Uygun’la Sivasspor’da kaleci antrenörlüğü yapan Murat Göksu’nun ve Sportif direktörlüğün ise Sivasspor’un eski oyuncusu Murat Erdoğan’ın yapacağı açıklanmıştır. Carlos imza töreninde taraftarların Şampiyon yap bizi Roberto Carlos tezahuratlarının ardından Evet ! Sizi Şampiyon yapacağım ifadelerinde bulunmuştur. Carlos, 21 Aralık 2014 tarihinde yapılan toplantı sonucu Sivasspor’daki teknik direktörlük görevinden ayrıldı. 2 Ocak 2015 günü kulüp tarafından yapılan açıklamaya göre, Roberto Carlos Akhisar Belediyespor teknik direktörlüğü görevine getirildi.