Quando adolescente, ele sobrevive como office-boy e faxineiro no Departamento de Estradas de Rodagem da Bahia. Já experimentado nos instrumentos de percussão, com pleno domínio dos ritmos originários dos terreiros de candomblé, Carlinhos inicia sua carreira profissional em 1985, ao lado de Caetano Veloso, tocando pandeiro.
A escolha de seu nome artístico é controversa. Alguns dizem que ele assumiu o pseudônimo Brown – marrom, no idioma inglês – ao ser assim intitulado em um evento; outros afirmam que esta opção é uma forma de homenagear seus ídolos James Brown e H. Rap Brown, ícones da canção produzida pelos negros nos anos 70, reis do funk e da música soul.
Seu primeiro lançamento como músico profissional foi junto à banda de rock Mar Revolto, em 1979. Nos anos 80 Brown já é um dos músicos mais solicitados na Bahia. O conjunto Acordes Verdes, liderado pelo compositor Luiz Caldas, contou também com a participação de Carlinhos, em 1984. Ele se tornou um dos produtores do estilo samba-reggae e integrou a banda que acompanhou Caetano Veloso na realização do álbum Estrangeiro, em 1985. Neste trabalho ele se revelou ao público de todo o Brasil e do exterior com a melodia Meia Lua Inteira, composta por ele.
Neste mesmo ano Luiz Caldas lançou Visão de Ciclope, primeira criação de Brown, um hit em Salvador. A partir daí os sucessos se sucedem, especialmente os gravados e interpretados por outros músicos, como Remexer, O Côco e É Difícil, com as quais ele conquistou o prêmio Caymmi. Ele atuou por todas as partes do mundo ao lado de nomes como João Gilberto, Djavan e João Bosco.
Nos anos 90 ele se consagra com a criação do grupo Timbalada, essencialmente uma reunião de percussionistas, em grande parte músicos de origem humilde, provenientes da mesma favela onde ele nasceu e cresceu. Cinco de suas composições integram o álbum Brasileiro, de Sérgio Mendes.
Sua militância cultural é igualmente significativa. Em 1994 ele cria a ONG Pracatum, instituto voltado para a formação de músicos, direcionado exclusivamente para os adolescentes. Seu primeiro trabalho foi lançado apenas em 1996, Alfagamabetizado, no qual se destaca o hit ‘A Namorada’, escolhido para integrar a trilha sonora do ‘blockbuster’ norte-americano ‘Velocidade Máxima II’.
Carlinhos é casado com Helena, filha de Chico Buarque, e com ela tem dois dos seus três filhos. (Terra)