Su destacada actuación en el Mundial U17 2005 que se disputó en Perú lo llevó al fútbol europeo. Aún no cumplía los 18 años de edad cuando aceptó una propuesta del Arsenal de Inglaterra. 4 millones de euros por su fichaje y un contrato de 5 temporadas. Chivas, club dueño de su ficha, le recomendaba que se consolidara en México antes de emigrar, pero el chico nacido en Cancún creyó que era el momento de dar el salto al viejo continente.
Los primeros años fueron complicados. Por la restricción de edad y la regla de la internacionalidad, Vela no podía llegar de inmediato al primer equipo del Arsenal. El delantero mexicano tuvo que hacer escala en España. Celta de Vigo fue su primera parada, pero ahí no pudo jugar por la ‘sobrepoblación’ en el plantel. Salamanca sería su primer club en España.
El irreverente jugador azteca destacó en Salamanca. Una sola temporada la bastó para conquistar a la afición del modesto club y llamar la atención de clubes de Primera División. Osasuna pidió su cesión en 2007 y Arsenal la concedió. Su primera experiencia en Primera sería en Pamplona. Lo hizo bien. Tras una temporada en Osasuna, con 19 años de edad y ya siendo considerado por la Selección de México, los gunners lo llevaron a Londres.
Pasó 3 temporadas con el Arsenal. Nunca fue titular indiscutible y sus participaciones eran en Copas. 13 goles y 7 asistencias en 62 partidos disputados. En la campaña 2010/11 tuvo un fugaz pasó por el West Bromwcih Albion y después regresaría a España, la Real Sociedad su nueva casa.
«Feliz de venir aquí, sé que es un gran club y todos me han recibido muy bien. Espero poder darle alegrías a la afición», fueron las primera palabras de Carlitos como jugador de la Real Sociedad. No hubo periodo de adaptación. Desde que llegó se posicionó como uno de los mejores futbolistas del club y la Liga. Sus mejores años como profesional llegaron.
Ha sido el máximo goleador y asistente del conjunto vasco desde que arribó. Carlitos ha marcado 52 goles y ha dado 35 asistencias en los 141 partidos que ha disputado con el cuadro txuri urdin. Bajo su reinado, la Real Sociedad ha vuelto a ser protagonista de la Liga y ha regresado a las competencias europeas.
«¿Qué es Carlos Vela para la Real Sociedad», le pregunta un reportero a una aficionada del conjunto de San Sebastián. «Es el rey, el rey de Anoeta. El mejor jugador que tenemos», contestó.