Compositor brasileiro nascido em Campinas - SP no dia 11 de julho de 1836, filho de um mestre de banda e compositor com quem aprendeu a tocar diversos instrumentos. 
Começou a compor muito cedo, e aos 18 anos escreveu uma missa executada em uma das igrejas da cidade. Em 1859, saiu em tournée com um irmão, e seu "Hino Acadêmico" obteve bastante sucesso em São Paulo. Contra a vontade do pai, mudou-se para o Rio de Janeiro, onde estudou no Imperial Conservatório de Música. Conheceu a música de Rossini, Bellini, Donizetti e Verdi, influências decisivas em toda a sua carreira. Em 1860, escreveu duas cantatas que chamaram a atenção; e em 1861 estreava no Teatro Lírico do Rio sua primeira ópera, A Noite do Castelo, com libreto do espanhol José Amat. O sucesso desta e de sua sucessora, Joana de Flandres (1863), proporcionou-lhe uma bolsa do governo para estudar na Itália. Dirigiu-se a Milão, onde se tornou aluno de Lauro Rossi; desde então, seria ao mesmo tempo italiano e brasileiro. Duas pequenas comédias musicais - Se saminga (1867) e Nella luna (1868) - fizeram-no conhecido no país de adoção, revelando sua habilidade para escrever em estilo bel canto. Mas foi o sucesso triunfal de Il Guarany (O Guarani) no La Scala, em 1870, que lhe conquistou fama internacional. A ópera foi encenada no Rio no mesmo ano e, em seguida, em quase todas as capitais européias. Foi considerada, na Itália, brilhante exemplo de "verdianismo". Mas a ópera seguinte - Fosca, com libreto de Ghislanzoni -, apresentada no Scala em 1873, foi um fracasso por diversos motivos, apesar de suas qualidades. Uma versão revista fez sucesso em 1878, no mesmo Scala. Salvador Rosa foi escrita em 1874, e Maria Tudor em 1879. O compositor voltou ao Brasil em 1882, quando o Visconde de Taunay lhe sugeriu o assunto para Lo Schiavo. A campanha abolicionista crescia, e a ópera estreou no Rio de Janeiro em 1889, com grande impacto.
Sua última ópera - Condor, 1891 - revela uma inclinação no sentido do verismo. O oratório Colombo também estreou no Rio, em 1892. em 1896, Carlos Gomes aceitou do governo Republicano a incumbência de dirigir o Conservatório de Belém. Faleceu, entretanto, poucos meses depois. Além das óperas, sua produção inclui diversas modinhas (entre elas, a célebre "Quem Sabe?"), canções com letras italianas e várias peças para piano. 
Foi feito um esforço para descobrir-se um "cripto-nacionalismo" no interior da linguagem operística de Carlos Gomes. Mas, embora isso possa levar a algumas aproximações, parece mais importante enfatizar a desenvoltura com que o músico de Campinas manejou a linguagem característica da sua época - a da ópera. Com essa desenvoltura, com seu forte senso dramático e seus dons
melódicos, projetou pela primeira vez o nome do Brasil no panorama internacional da música.
Faleceu no dia 16 de setembro de 1896 , na cidade de Belém do Pará.