Карлос Балеба родился и вырос в Камеруне, он играл за местные команды «Футур Соккер» и «Брассерис». В 2022 году его заметили скауты «Лилля » и он стал играть за молодёжную команду французского клуба, а позже и основную команду. Дебютировал за «Лилль» 7 августа 2022 года в матче Лиги1 против клуба «Осера».

29 августа 2023 года английский клуб «Брайтон» объявил о трансфере Балеба из «Лилля». Карлос подписал контракт с новым клубом до 30 июня 2028 года

25 августа 2026 года Балеба перешёл в «Манчестер Юнайтед » за 65 млн фунтов, подписав с клубом пятилетний контракт.