Né dans la banlieue de Valence, les premiers pas dans le football de Carlos Romero ont eu lieu avec le CF Torre Levante, club avec lequel il fait ses débuts en équipe première, en Tercera División, alors la quatrième division espagnole.
Le , il signe au Villarreal CF initialement en catégories jeunes[1], étant finalement promu en équipe C en [2]. Il y devient un titulaire régulier et un joueur important pour l'équipe, et est promu en première équipe réserve pour la saison 2022-2023, en deuxième division[3]. C'est là qu'il fait ses débuts professionnels le , en entrant en jeu dans les dernières minutes d'une défaite 3-0 contre le Granade CF[4]. Le , il fait ses débuts avec l'équipe première en Liga, nommé titulaire lors d'un match contre l'UD Almería remporté 2-1[5].