Carlos Mena va néixer a Vitoria-Gasteiz i es va formar a la prestigiosa Schola Cantorum Basiliensis de Basilea amb els seus mestres R. Levitt i R. Jacobs en música històrica i òpera.

Com a solista ha cantat sota la batuta de mestres com Michel Corboz, Paul Goodwin, Mark Minkowsky, Rafael Frübeck de Burgos, Ottavio Dantone, Juanjo Mena, Gustav Leonhardt, Christoph Coin i Andrea Marcon, el que l’ha portat a cantar en festivals i sales d’arreu del món com Musikverein i Konzerthaus de Viena, Palais de Beaux Arts de Brussel·les, Concertgebouw d’Àmsterdam, Grosses Festspielhaus de Salzburg, Philharmonie de Berlín, Suntory Hall i City Opera Hall de Tòquio, Osaka Symphony Hall, Schönberg Hall de Los Angeles, Alice Tully Hall del Lincoln Center de Nova York, Kennedy Center de Washington, Sidney Opera House, Concert Hall de Melbourne, Belles Arts de Ciutat de Mèxic, Teatro Colón de Buenos Aires…

En l’àmbit de l’òpera ha participat en obres com La Rappresentazione, de Cavalieri, al Théâtre Royal de la Monnaie; Radamisto, de Haendel, a la Felsenreitshule del Festival de Salzburg; El Orfeo, a les Innsbruck Festwochen i a la Staatsoper; Il Trionfo, de Haendel, al Salzburger Pfingstenfestival; Europera 5, de J. Cage, al Festival de Flandes; al Barbican Center va protagonitzar Ascanio en Alba, de Mozart, i En Midsummer Night’s Dream, de Britten; al Teatro Real de Madrid, El viatge a Simorgh, de Sánchez-Verdú; Death in Venice, de Britten, al Gran Teatre del Liceu, i Passió segons sant Joan, de Bach, al Teatro Arriaga i Chatelet de París.

Mostra també inquietud per al lied i el repertori contemporani estrenant obres de cambra, simfòniques i òperes compostes per a ell de compositors com José María Sánchez-Verdú, Gabriel Erkoreka, Jesús Torres i Joan Magrané. Treballa regularment amb el compositor Alberto Iglesias. Ha estat artista resident del prestigiós Festival BOZAR de Brussel·les, del Centre Nacional de Difusió Musical i de l’Orquestra Ciutat de Granada. Els seus més de 40 recitals enregistrats per a Mirare, Sony Music, Harmonia Mundi i IBS, han obtingut nombrosos premis com el prestigiós Diapason D’Or.

En l’àmbit de la direcció ha dirigit orquestres com la Ciutat de Granada, Simfònica de Galícia, Simfònica de Bilbao, Principat d’Astúries, Simfònica de Navarra, Simfònica de Còrdova, Orquestra de RTVES, Simfònica de Portugal i La Cetra Barockorchestra.
És professor de cant històric a la Schola Cantorum Basiliensis, director artístic del Cor de la Simfònica de Galícia i membre del jurat del premi d’Arts de la Fundació Princesa d’Astúries.