Carlos Guilherme nasceu em Lourenço Marques, Moçambique, a 23 de Abril de 1945. Estudou com John Labarge no Conservatório Regional do Algarve e foi cantor residente do Teatro Nacional de São Carlos de 1980 a 1992.

O seu repertório inclui 51 papéis principais em 91 óperas, recitais e concertos.

A partir de 1987 foi convidado a cantar noutros países tais como os Estados Unidos, Brasil, Moçambique, Bélgica, França e Israel.

Gravou em CD A Canção Portuguesa, com Armando Vidal e um CD com árias de ópera acompanhado pela Orquestra do Norte.

Além das principais orquestras portuguesas, colaborou com a Orquestra de Câmara de Pádua, do Comunal de Bolonha, Filarmónica de Moscovo e Sinfónicas de Budapeste, de S. Francisco, de Israel de Pequim e de Shangai.

Em 2001 estreou-se em Itália no Teatro Rossini. Voltou a Itália em 2005 para cantar nos teatros comunais de Ferrara e de Modena.

Em 2003, Carlos Guilherme actuou em Coimbra com o tenor José Carreras.
Melhorou a sua técnica vocal com Marimi del Pozo, Gino Becchi, Campogalliano, Claude Thiolass e Regina Resnik.

Autor de vários discos, fez parte do Duo Romeu e Julieta, obtendo grande sucesso com a música “Quando o coração chora”, com letra de Luís Arriaga. O álbum Histórias de amor saiu em 1991. Em 1993 lançou Canções em Português e, em 2006, Encontro, em conjunto com Anabela.
Recebeu o Prémio Tomas Alcaide, em 1984.

Carlos Guilherme é por muitos considerado um dos mais talentosos cantores líricos portugueses.