Nato a Caorso l'8 febbraio 1930, in una famiglia in cui il ciclismo era di casa, visto che gli zii Fiorello e Attilio erano stati buoni corridori, terminata la guerra "Carletto" acquistò la sua prima bicicletta da corsa, una "Gitan" uscita proprio dalla fabbrica dove già lavorava come meccanico, e iniziò a gareggiare tra i Novizi. Velocissimo, ottenne  subito in bel numero di successi, tanto che lo zio Attilio, ex Professionista negli anni Trenta, vide il lui le qualità del campione e cominciò a seguirlo con grande passione, dispensandogli preziosi consigli per tutto l'arco della sua carriera.
Negli Allievi (1947 e 1948) e poi nei Dilettanti, Carlo Masarati allungò la sua catena di vittorie con la maglia dell'Olubra di Castelsangiovanni. Dopo un 1949  eccezionale, con i trionfi nel Piccolo Lombardia, nella Coppa Dansi e tante altre corse, nel 1950 attraversò un periodo di crisi ma si riprese nella seconda parte della stagione. Nel 1951 passò nella formazione bergamasca della Ciclistica Baracchi, con la cui casacca, dopo l'affermazione iniziale nella Coppa Del Grande, il 9 giugno si laureò campione italiano Dilettanti su strada a Parma, naturalmente imponendosi in volata.
Vincitore nell'internazionale Gran Premio Medolago, il 1° settembre il campione caorsano partecipò senza fortuna ai Mondiali di Varese: tagliato fuori dalla fuga decisiva, più deluso che stanco, si ritirò. Il 1952, nonostante il successo "casalingo" nel Gran Premio Fulmine di Piacenza, non fu per lui particolarmente soddisfacente, ma la convocazione alle Olimpiadi di Helsinki sembrò fornirgli un'occasione di riscatto. Invece finì per rappresentare un'altra delusione, perché in Finlandia si ritrovò riserva, nonostante un buon stato di forma e un percorso adatto alle sue caratteristiche. Ormai la sua carriera aveva imboccato una prematura parabola discendente e, dopo gli ultimi, estemporanei sprazzi di classe, trovò il suo epilogo nel 1954, quando "Carletto" aveva solo 24 anni.