羅貝托·卡洛斯早年出身於巴西一些小型俱樂部，曾加盟過巴西勁旅帕爾梅拉斯，出道時擔任前鋒。1995年轉到義甲效力國際米蘭。1997年起便效力於西班牙俱樂部皇家馬德里，一直效力長達十一個賽季。
羅貝托·卡洛斯以遠射功夫著稱，一個代表作是於1997年3月19日在法國盃四國賽中射入廣泛公認史上其中一個最佳的任意球。卡洛斯用左腳外擋重旋繞過人牆應聲入網，當時法國隊排出的人牆及門將巴特茲都毫無反應，到現在還為球迷津津樂道，雙方最終打成1:1。另外，他亦曾經直接射入角球和零角度底線抽入守門員。卡洛斯曾隨巴西國家隊出戰三屆世界盃(1998、2002、2006)，其中2002年一屆更贏得冠軍，他和卡富鎮守的左右兩閘更被稱為是當時世界球壇最強勁的左右後衛。[4]2004年，卡洛斯位列球王比利所撰寫的在世的最偉大的125名球員(FIFA 100)。他為國家隊出場125次，僅次於卡富。
在俱樂部方面﹐羅貝托·卡洛斯長期效力皇家馬德里，在效力皇馬十一個賽季期間卡洛斯成為皇馬左路的不二人選。他曾為皇馬贏過三屆歐洲冠軍盃冠軍，其中2002年成為世界盃和歐洲冠軍盃的雙料冠軍，故外界皆認為羅貝托·卡洛斯最有條件贏得世界足球先生，可惜屈居於其國家隊隊友羅納爾多之下，未能當選。
2007年6月6日， 羅伯特·卡洛斯宣佈與土耳其俱樂部費內巴切達成協議，他將為這支土耳其聯賽冠軍球隊效力兩年[5]。
2008年，卡洛斯獲頒發金足獎，以表揚他多年來傑出的成就。
2009年12月3日，卡洛斯已經正式簽約巴西俱樂部哥林多人兩年，這位36歲的巴西人與他在皇家馬德里和國家隊時的隊友朗拿度再度同場作戰。
2011年2月，卡洛斯與哥林多人和平解約後，加盟俄超球隊安芝。
2012年8月1日，卡洛斯宣佈退役，結束22年的球員生涯。他選擇在安芝成為管理層，為俄羅斯足球發展而努力。[6]
2013年6月4日，土耳其超級聯賽球隊錫瓦斯官方宣佈前巴西國腳羅伯特-卡洛斯正式成為球隊主帥，雙方簽訂了一份為期2年的合同，巴西傳奇巨星將在土耳其開始教練生涯新篇章。[7]