Carlos Nobre est un scientifique reconnu pour ses travaux sur les interactions biosphère-atmosphère et les impacts climat-écologie de la déforestation amazonienne et du réchauffement climatique, travaillant notamment sur le risque de « savannisation » de ce Biome. Carlos est titulaire d'un doctorat. diplômé en météorologie du Massachusetts Institute of Technology, États-Unis, et a travaillé pendant plus de 35 ans à l'Institut national brésilien de recherche spatiale (INPE). Il a été l'architecte de la création d'un certain nombre d'institutions de recherche au Brésil, notamment le Centre brésilien de prévision météorologique et d'études climatiques (CPTEC), le Centre des sciences du système terrestre (CCST) et le Centre national de surveillance et d'alerte précoce des Catastrophes Naturelles (CEMADEN).
Il a été l'un des architectes de l'expérience à grande échelle sur la biosphère et l'atmosphère en Amazonie (LBA) et son premier scientifique de programme. Il a été directeur scientifique du Réseau brésilien de recherche sur le changement climatique (Rede CLIMA), président du Programme international géosphère-biosphère (IGBP), membre du Groupe d'experts international sur l'évolution du climat (GIEC) et membre du Conseil consultatif scientifique général (SAB) pour la durabilité mondiale. Il est membre de l'Académie brésilienne des sciences, de l'Académie mondiale des sciences et associé étranger de l'Académie nationale des sciences des États-Unis et membre étranger de la Royal Society du Royaume-Uni. Carlos a également travaillé dans l'interface science-politique en tant que secrétaire national pour les politiques de R&D, ministère brésilien de la science, de la technologie et de l'innovation, et a été président de l'Agence fédérale brésilienne pour le soutien et l'évaluation de l'enseignement supérieur (CAPES).
Actuellement, il est chercheur principal à l'Institut d'études avancées de l'Université de São Paulo et il défend le projet Amazonia 4.0, une initiative scientifique visant à développer une « bioéconomie forestière permanente pour l'Amazonie ». Il est auteur ou co-auteur de plus de 250 articles scientifiques, chapitres de livres et livres et a reçu de nombreux prix scientifiques. Carlos est l'un des coprésidents du groupe scientifique pour l'Amazonie (SPA) et membre du comité directeur scientifique du SPA.