Figlio ed omonimo del celebre rallysta due volte iridato, Carlos Sainz è approdato in formula uno nella stagione 2015, dopo alcune annate trascorse in kart e nelle serie addestrative: dalla formula Bmw alla Gp3, passando per la formula Renault 3.5 series- che lo ha visto imporsi nel 2014- e la formula 3.

L’accesso allo Junior team Red Bull, ideato e coordinato dall’ex pilota austriaco Helmut Marko, ne ha favorito il debutto in monoposto e la scalata fino alla massima serie a ruote scoperte, nella quale ha esordito al volante della Toro Rosso, squadra satellite della Red Bull.

La crescita agonistica di Sainz Junior ha conosciuto un ulteriore step nel campionato 2017, sempre con i colori della Toro Rosso, motorizzata Renault. Al volante della discreta monoposto di Faenza, Carlos ha persino centrato un 4° posto a Singapore, dopo una buona qualifica ed in condizioni particolari di meteo.

A quattro prove dalla conclusione del mondiale, si è trasferito alla Renault, in sostituzione di Jolyon Palmer, terminando subito al 7° posto il Gp. degli Stati Uniti.

Dopo una stagione completa con la Regié (2018), nel 2019 Sainz è stato ingaggiato dalla McLaren, con cui ha disputato un ottimo mondiale ed ottenuto in Brasile un 3° posto.

Sin dalle prime apparizioni in F.1, il madrileno si è fatto apprezzare per la velocità al volante, la capacità di integrarsi con il team ed il temperamento determinato ma calmo.

Nei primi mesi del 2020 ha firmato un contratto biennale che lo porterà a guidare dal 2021 una monoposto di Maranello.