Carlos Wagner ist in Caracas, Venezuela geboren und aufgewachsen. Er studierte an der Guildhall School of Music and Drama in London. Zunächst arbeitete er als Schauspieler sowohl auf der Theaterbühne als auch im Film. Er spricht fließend Deutsch, Spanisch, Französisch, Italienisch und Englisch und fertigte Gesangsübersetzungen von Boitos Mefistofele und Wagners Tristan und Isolde für die English National Opera in London an. Nach einem Meisterkurs mit Ruth Berghaus in Berlin beschloss er, sich der Regie zu widmen.
Seither arbeitete Carlos Wagner an vielen großen Häusern wie dem Royal Opera House in London, Gran Teatro del Liceo in Barcelona, Aalto-Theater in Essen, Gärtnerplatztheater in München, der Opéra Nationale de Lorraine in Nantes, Bordeaux und Montpellier in Frankreich, Deutschen Oper am Rhein, Oper Leipzig, De Vlaamse Opera in Antwerpen, Korean National Opera in Seoul und beim Festival of Arts and Ideas in Connecticut, USA. Zudem inszenierte er zwei große Freilicht-Opern vor der Kathedrale St. Gallen in der Schweiz.
Zu den Opern, die er in Szene setzte, gehören: Angels in America von P. Eötvös, Il barbiere di Siviglia von G. Rossini, Carmen von G. Bizet, La damnation de Faust von H. Berlioz, Don Giovanni von W. A. Mozart, Le duc d’Albe von G. Donizetti, Eugen Onegin von P. I. Tschaikowsky, The fall of the house of Usher von P. Glass, Der fliegende Holländer, Lohengrin, Siegfried und Götterdämmerung von R. Wagner, Der Freischütz von C. M. von Weber, Le Grand Macabre von G. Ligeti, Lotario von G. F. Händel, Macbeth, Luisa Miller und I due Foscari von G. Verdi, Notre Dame von F. Schmid, Powder her face von T. Adès, The Rake’s Progress von I. Strawinsky, The Rape of Lucretia von B. Britten, Salome von R. Strauss, Tosca, La Bohème und Il Trittico von G. Pucccini, La vie parisienne und Geneviève de Brabant von J. Offenbach sowie Werther von J. Massenet.
Darüber hinaus inszenierte Carlos Wagner auch drei Weltpremieren: La cabeza del Bautista von E. Palomar, Il medico dei pazzi von G. Battistelli und Julie & Jean von G. Schedl, für das Gran Teatro del Liceo, die Opéra Nationale de Nancy und die Neue Oper Wien.
Neben seinen Arbeiten fürs Musiktheater entstanden auch Schauspielinszenierungen von A. Schnitzlers Reigen, T. Kushners Angels in America und W. Shakespeares Romeo und Julia.
Zu seinen künftigen Inszenierungen zählen neben Händels Il trionfo del Tempo e del Disinganno am Staatstheater Mainz: Das Gesicht im Spiegel von J. Widmann und R. Schimmelpfennig (Neue Oper Wien, Müpa Budapest), Iolanta von P. I. Tschaikowsky (Theater Kiel), Ottone von G. F. Händel (Badisches Staatstheater Karlsruhe), The Rape of Lucretia von B. Britten (Opera Ballet Vlaanderen, IOA Gent, Belgien), La bella Susona von A. Carretero und R. Puerto (Teatro de la Maestranza, Sevilla).