Carlos Ameghino nació en Luján el 16 de junio de 1865, siendo el tercer hijo de una familia italiana, modesta, humilde y unida en sus alegrías y sufrimientos. Sus hermanos fueron: Florentino, el mayor, y Juan ( ?-1933), quien habría sido gran conocedor de la Botánica, aunque nunca publicó (Rusconi, 1865).

Carlos realizó su educación primaria en Luján, finalizándola en 1876, cuando se trasladó a Mercedes donde se hallaba Florentino. De su hermano mayor recibió las primeras enseñanzas en Ciencias Naturales y juntos, colectaron material fósil y arqueológico a orillas de los ríos y arroyos de Mercedes, Luján y Buenos Aires.

A principios de 1885, Florentino integró una comisión científica al Chaco, en compañía de E. L. Holmberg y F. Kurtz, en la que Carlos participó como Ayudante. Sin embargo, su primera oportunidad importante se le presentó en 1886 cuando Francisco P. Moreno (1852-1919) lo nombró Naturalista Viajero en el Museo de La Plata que había fundado en 1884, encomendándole la tarea de recorrer el río Santa Cruz y colectar mamíferos fósiles en las localidades descubiertas por Moreno y Moyano, en 1877. Desde entonces y hasta el año 1903, Carlos realizó unos 15 viajes a la Patagonia, algunos de ellos de hasta un año de duración (el último de 2 años), y la mayoría financiados por Florentino y su familia.

Su primer viaje a la Patagonia lo realizó desde enero hasta setiembre de 1887. Fue muy sacrificado pero tan exitoso que puede considerárselo el iniciador de la exploración geológica de la Patagonia. Durante el mismo, colectó más de 2000 piezas de mamíferos terciarios pertenecientes a más de 120 especies, cuando hasta ese momento sólo se conocía una docena. Darwin había concentrado sus observaciones estratigráficas sobre la costa patagónica, y Carlos Ameghino las extendió al resto del territorio.

Su último viaje lo realizó entre el 21 de febrero de 1901 y el 23 de marzo de 1903. En Cabo Blanco, el 9 de febrero de 1903 se reunió con su hermano Florentino a los efectos de que éste pudiera verificar ciertas observaciones geológicas efectuadas por Carlos. Florentino Ameghino había partido de Buenos Aires, en el Transporte Guardia Nacional, el 31 de enero de 1903, siendo este viaje el único que realizó a la Patagonia.

La labor realizada por Carlos y Florentino Ameghino entre los años 1887 y 1903, constituye uno de los capítulos más memorables de la ciencia argentina y por primera vez la Paleontología argentina adquirió proyecciones mundiales. Los méritos de semejante obra han sido reconocidos por famosos especialistas que posteriormente, tuvieron oportunidad de analizar y verificar con nuevos descubrimientos, los hallazgos y conclusiones de los Ameghino. Así, George Gaylord Simpson (1902-1984), destacada personalidad del mundo paleontológico moderno, en una de sus principales obras sobre las faunas de mamíferos fósiles de América del Sur (Simpson, 1953), dedica un capítulo a destacar el valor de la obra ameghiniana, expresando: “Cualquier trabajo sobre fósiles patagónicos debe significar de algún modo, un homenaje a Florentino y Carlos Ameghino”.

Entre 1903 y 1931, Carlos prosiguió sus excursiones por la Provincia de Buenos Aires, excepto la que en enero de 1905, en compañía de Juan B. Ambrosetti (1865-1917), realizó a la Sierra de Aconquija y el valle de Santa María. Su último viaje lo efectuó el 21 de septiembre de 1931, en compañía de Carlos Rusconi (1898-1969), recorriendo el cauce del río Luján y recordando su primer descubrimiento de moluscos del Platense, cuando aun era un niño.

El 26 de enero de 1903 fue incorporado como Naturalista Viajero a la Sección Paleontología del Museo de Historia Natural de Buenos Aires. Posteriormente, el Director Dr. Angel Gallardo (1867-1934) lo designó Jefe de la misma, cargo que ocupó desde 1917 hasta 1923, cuando fue reemplazado por el Prof. Martín Doello Jurado (1884-1948) y se acogió a la jubilación ordinaria, aunque continuando en la jefatura, con carácter ad-honorem, hasta 1930. En el año 1927 el Congreso Nacional le otorgó una jubilación especial, en mérito a los extraordinarios servicios que había prestado al país y a la ciencia.

Carlos Ameghino publicó 29 trabajos. Los dos primeros, sobre geología y paleontología patagónicas, en 1890 y 1891; los restantes, entre 1913 y 1933 cuando ya terminadas sus exploraciones a la Patagonia, ahora estaba dedicado al estudio de los depósitos pampeanos bonaerenses, excepto la breve interrupción motivada por un viaje a Catamarca y Tucumán, donde efectuó colecciones en el Araucano, que luego describió.

En sus últimas publicaciones, se observa gran interés de Carlos por la fauna del Pampeano, particularmente las de Monte Hermoso y Miramar, localidades que concentraron gran parte de sus esfuerzos. También se destaca su preocupación por el origen del hombre americano, un problema que ya le había interesado en su niñez cuando acompañaba a su hermano Florentino en las excursiones locales, pero que en los últimos años había tomado mayor notoriedad a la luz de lo investigado por Florentino y nuevos hallazgos realizados con posterioridad al fallecimiento de éste.