Выбран «Канзас Сити Ройялс» в драфте 1995 года и подписал контракт с командой ранга-A для новичков «Wilmington Blue Rocks».
Дебютировал в МЛБ 14 сентября 1998 года в поединке против «Окленд Атлетикс». Карлос вышел совершил один хит, два рана и получил один уолк. Всего в первом году выходил на биту в 15 поединках.
Сезон 1999 года Карлос начал основным центрфилдером «Королей», а после своей отличной результативности в середине лета был переведён на позицию третьего номера в списке отбивающих. Первый хоум-ран выбил 10 апреля1999 года в поединке против «ЧиСокс» с подачи Хайме Наварро, провалившего свой старт[2]. В сезоне Карлос выбил в общем числе 22 хоум-рана при 108 RBI и проценте отбивания 0,293. Это принесло ему награду лучшему новичку Американской Лиги.
27 сентября 1999 года получил страйкаут с подачи реливера «Тайгерс» Тодда Джонса[3], тем самым став последним игроком, выходящим на биту на «Тайгер-стэдиуме», который был закрыт, проработав 87 лет, а в 2009 году снесён.
В сезоне 2000 года провёл только 98 игр из-за травмы и последующей потери места в основе, которое занял Джонни Деймон. После сезона Деймон был обменян в «Окленд», Карлос вернулся в аутфилд и подтвердил свою значимость, выбив 24 хоум-рана и получив 104 RBI при показателе отбивания 0,306.
Карлос также оставался лидером команды и на следующие два сезона, стбильно набирая за сезон более 20 хоумеров и более 100 RBI.
Сезон 2004 года Карлос начал невероятно, выбив 8 хоум-ранов и 19 RBI в апреле, став лучшим игроком месяца. Это усилило слухи о его обмене в другую команду. Впоследствии их подтвердил владелец «Королей».
Обмен произошёл 24 июня 2004 года. Он затронул три стороны — «Атлетикс», «Астрос» и «Роялс». Карлос перешёл в «Хьюстон», питчерОктавио Дотель перешёл из «Хьюстона» в «Окленд», «Роялс» пополнили два молодых игрока — питчер Майк Вуд и третий базовый Майк Тиэн, доставшиеся от «Атлетикс», и кэтчерДжон Бак, пришедший из «Астрос».
Ещё до своего обмена, Карлос был выбран стартовым центрфилдером в Матч Всех Звёзд 2004 от Американской Лиги, однако перейдя в Национальную, потерял своё место, однако из-за травмы Кена Гриффи-младшего, заменил его в старте, став первым игроком, выбранным одной лигой, но игравшим за другую.
«Хьюстон» играл достаточно неплохо, и усиление ему было нужно для удачной игры в Постсезоне. Своё первое участие в нём Карлос ознаменовал повторением рекорда Барри Бондса2002 года, выбив 8 хоум-ранов. Шесть из них он выбил подряд, начиная с последней игры в серии с «Брэйвз», выбив там дважды, и выбивая в четырёх матчах подряд в Финальной Серии Национальной Лиги против «Кардиналов». Однако «Астрос» проиграли эту серию и завершили сезон.
После сезона 2004 года, Бельтран стал свободным агентом. Основным претендентом на него считались «Янкиз», однако он подписал семилетний контракт на 119 млн долларов с другими ньюйоркцами — «Метс».
В первом своём сезоне Бельтран больше обживался, оттого его статистика не слишком впечатляла — 16 хоумеров, 76 RBI и процент отбивания 0,266. Этому способствовала и травма, полученная 11 августа 2005 года в поединке против «Падрес», когда Карлос столкнулся головами с правым аутфилдером Майком Кэмероном, когда оба пытались совершить дайвинг кэтч.
Сезон 2006 года показал, что Карлос освоился в новой команде. Отметку в 16 хоум-ранов, выбитую в предыдущем сезоне, Карлос преодолел уже 2 июня. Впечатляет его и достижение по грэнд-слэмам, выбив максимальный удар двух играх подряд, 16 и 18 июля, против «Кабс» и «Редс» соответственно. А в играх 29 и 30 июля, против «Брэйвс», он выбил по два хоум-рана в каждой, причём в последней это также был грэнд-слэм[4].
Выбив 41 хоум-ран в сезоне, Карлос повторил рекорд «Метов» по этому показателю, который был установлен в 1996 году Тоддом Хандли. Значительного успеха Карлос добился и в филдинге, допустив всего два еррора, и имея процент филдинга 0,995. После сезона он стал обладателем Голден Глоув Эворд в НЛ как центрфилдер и Филдинг Байбл Эворд, также на этой позиции. В голосовании за MVP лиги он стал четвёртым, после победителя Рона Ховарда, а также Альберта Пухольса и Лэнса Беркмана.
В том же сезоне Карлос второй раз участвовал в Постсезоне, но его команда, как и два года назад проиграла Финальной Серии Национальной Лиги «Кардиналам».
В сезонах 2007 и 2008 годов Карлос повторял свою репутацию, выбивая 33 и 27 хоум-ранов соответственно и имея 113 RBI в каждом из них. 29 августа2008 года в поединке против «Марлинов» с подачи Кевина Грегга выбил грэнд-слэм в верху 9 иннинга, выведя «Метс» вперёд со счётом 5-2. Сама игра после низа иннинга закончилась победой, но уже со счётом 5-4[5]. В 2008 году Бельтран вновь выиграл Голден Глоув и Филдинг Байбл[6].
Пропустив часть сезона 2009 года из-за травмы, Бельтран принял участие только в 81 игре. 24 апреля 2009 года, с подачи Скотта Олсена, Карлос выбил трипл, который принёс ему 1000-й RBI[7].
13 января 2010 года Карлосу была проведена операция на колене, которую исполнил персональный доктор Бельтрана[8], что возмутило «Метс», так как по их заявлениям это не было согласовано[9], однако агент игрока утверждал, что соглашение было получено[10].
Первую игру в сезоне Бельтран сыграл 15 июля.
12 мая 2011 года Карлос выбил в одной игре три двойных хоум-рана в поединке против «Рокиз». В его карьере три хоумера в одном мачте удалось впервые, для Метов он был лишь восьмым игроком, сделавшим подобное.
28 июля 2011 года Карлос был обменян в «Сан-Франциско», в обратном направлении отправился молодая надежда Зак Уилер. «Меты» также перевели 4 млн. «Гигантам» для содержания 6,5 млн контракта Карлоса, который оканчивался после сезона[11][12].
14 сентября 2011 года Карлос выбил два хоум-рана с подачи пичтера «Падрес» Мэта Латоса. Этим он достиг 20-го хоум-рана в сезоне и 300 в карьере.
22 декабря 2011 года Карлос подписал двухлетний контракт на 26 млн долларов с «Кардиналами». Также контракт содержит пункт, по которому его не могут обменять в другую команду[13]. «Сент-Луису» нужен был хороший отбивающий после ухода Пухольса, и они нашли его в лице Бельтрана.
14 мая Карлос был назван игроком неделе в Национальной Лиге. С 7-го по 13 мая он выбил 6 хоум-ранов и сделал 13 RBI[14].
15 июня в поединке против своей первой команды, «Роялс», он стал первым свитч-хиттером в истории МЛБ, сделавшим 300 хоум-ранов и украв 300 баз. Он стал восьмым членом клуба 300—300[15].
29 июня в поединке против «Пайрэтс», выбив сингл в третьем иннинге, Карлос достиг отметки в 2000 хитов, став 270 игроком в МЛБ, достигшим этого. На следующий день, он выбил свой 400 дабл, став 170-м игроком, сделавшим это.
Личная жизнь
Карлос — кузен аутфилдера Раймонда Фуэнтеса[16], игрока системы «Падрес».
Создал «Карлос Бельтран Бейсбол Академи», располагающуюся в Пуэрто-Рико, обучающих детей от 14 до 18 лет.
Живёт в основном в Порт Вашингтон, в Нью-Йорке, и Манати, Пуэрто-Рико.