Formé au Santos FC, Carlos Vinícius s'est révélé en Europe sous les couleurs du Real Sport Clube en deuxième division portugaise. Auteur de 20 buts en 39 matchs, l'athlétique attaquant de 1,90m, s'est engagé avec le Napoli durant l'été 2018. Prêté à Rio Ave par le club italien durant la première moitié de la saison 2018/2019, il a marqué 8 buts en 14 matchs. En janvier 2019, il est prêté à l'AS Monaco jusqu'au terme de la saison.