Carlos Bardem est le grand frère de Javier Bardem. A la carrière moins glorieuse, il apparaît la première fois à l’écran en 1996, dans le film d’Alfonso Albacete
Mas Que Amor, Frenesi.
Sous la direction de réalisateurs prestigieux, il tourne dans
Perdita Durango d’Alex De la Iglesia l’année suivante. Après dix ans d’errance télévisuelle espagnole, on le retrouve dans le film
Les Fantômes De Goya de Milos Forman et aux côtés de son frère en 2007.
On le retrouve dans
La Zona et dans
Solo Quiero Caminar en 2008.
En 2009, il est à l'affiche de
Che - 2ème Partie : Guerilla issu du biopic orchestré par Steven Soderbergh.