Dopo gli studi musicali al Conservatorio di S.Cecilia, Carlo Putelli si laurea in canto al Mozarteum di Salisburgo curando principalemente l’acquisizione del repertorio tedesco. Ancora giovanissimo entra stabilmente nel Coro dell’Accademia Nazionale di Santa Cecilia mentre, in qualità di solista, canta con direttori quali Sawallisch, Giulini, Thielemann, Chung, Temirkanov, Albrecht, De Marchi, Maestri, Biondi, Zagrosek, Abbado, Pappano.
Nel 2010 debutta  il ruolo dell’Evangelist nella Johanness Passion di Bach diretto da H.Rilling: ruolo, quello dell’evangelista nelle Passioni bachiane,  che riprenderà molte volte in Italia e all’estero accompagnandolo lungo tutta la sua cattività professionale. 
È stato ospite di importanti festival di musica antica , come l’Early Music Festival di Utrecht, il Festival di Aix-en Provence e le Settimane cameristiche di Lugano, dove recentemente ha cantato nella “Musicalische Exequien” di Heinrich Schütz diretto da Walter Testolin. 
Dedicatosi al repertorio mozartiano-rossiniano, nell’ultimo ventennio ha cantato un vasto repertorio belcantistico, culminato nell’interpretazione di Ferrando in Così Fan Tutte, e Florville nell’Occasione fa il Ladro in due diverse produzioni di “Opera In Canto”. 
In ambito internazionale ha recentemente cantato a Roma, Amburgo e Francoforte in Opfergang di Henze diretto da Sir Antonio Pappano e nel ruolo dello “Junger Diener” nell’Elektra di R.Strauss diretta da Lotar Zagrosek al Teatro Comunale di Bologna. 
È fondatore degli Ensemble Vocali contemporanei “Labirinto Vocale” e “Sezioni Auree”, che debuttano in pubblico con la Berliner Messe di Arvo Pärt . Il Labirinto Vocale  affronta in seguito la  “Little Match Girl Passion” di David Lang in una co-produzione S.Cecilia/Musica per Roma, riscuotendo ampi successi da parte della critica. 
Sue composizioni, tra le quali “Ad Infinitum”- Canto in memoria di Pasolini, per tenore, sax soprano e orchestra, e “Arianna, o dell’impossibile amore” per pianoforte vengono trasmesse da RAI5 in occasione del documentario su Tonino Delli Colli. 
Nel maggio 2017 al Teatro Vascello di Roma viene eseguita in prima dall’Ars Ludi Ensemble “BlueTree”, una sua composizione su poesie di Joumana Haddad e Golan Haji. durante un concerto dedicato alla poesia araba, insieme a composizioni di Matteo D’Amico e Carlo Galante. Nel 2023 compone le musiche per il cortometraggio “Il bambino che amava la luna”, tratto dalla fiaba dello scrittore e illustratore Rino Alaimo. Pe la Notte dei Musei di Roma 2024 viene eseguito un suo mottetto, “Mors et Amor” al Museo Canonica. 
Tra i suoi ultimi impegni due prime esecuzioni di Fabrizio De Rossi Re e Daniele Carnini dedicate a Giocchino Rossini, la ripresa del ruolo dell’Evangelist nella Johannes Passion di Bach diretta da Fabio Ciofini e l’interpretazione del protagonista di “Venetian Journal” di Bruno Maderna sotto la direzione di Fabio Maestri. 
Di prossima uscita insieme al pianista Mirco Roverelli, l’incisione della Dichterliebe di Schumann.