Carlinhos Vergueiro tem a veia artística da família. Estudou piano com seu avô Guilherme Fontainha, e já dava concertos aos sete anos, no interior de São Paulo. É filho do ator, compositor e roteirista Carlos Vergueiro, um dos fundadores do Teatro Brasileiro de Comédia e diretor artístico da Rádio Eldorado (SP), e Zilah Maria (Atriz e museóloga). Seu irmão, Guilherme Vergueiro, também é músico, pianista. É pai da cantora e apresentadora Dora Vergueiro e da jornalista Maria Clara Vergueiro e primo irmão da atriz Maria Alice Vergueiro.
Com mais de 150 canções gravadas, Carlinhos Vergueiro tem parcerias com Vinicius de Moraes, Chico Buarque, Toquinho, Sueli Costa, J. Petrolino, Paulo César Pinheiro, Elton Medeiros, João Nogueira, Paulinho da Viola, entre outros.
Entre suas composições mais famosas: “Por que será?”, com Vinicius de Moraes e Toquinho (1977); “Torresmo à Milanesa”, com Adoniran Barbosa (1980); “Camisa Molhada”, com Toquinho (1976); “Como um Ladrão” (1975) e “Nosso Bolero”, com Chico Buarque (1986); “Tocaia de Cobra”, com Paulo César Pinheiro (1998); e “Dia Seguinte”, com J. Petrolino (1978), gravada por Beth Carvalho).
