Carl Lewis 1961. július 1-jén született az alabamai Birminghamben, ám gyermekkorát már a New Jersey állambeli Willingboróban töltötte.
Első sikereit gimnáziumi évei alatt érte el, amikor 12 és fél évesen Houstonba ment Tom Tellez edző kezei alá, már 5. volt a korosztály világranglistáján.
Az 1980-as olimpiai válogatóversenyen a 4. helyen zárta a 100 méteres síkfutást, azaz biztos tagja lett volna a váltónak. A bojkott miatt azonban első olimpiai aranyától megfosztotta a politika. 1981. február 28-án egy fedett pályás viadalon Larry Myricks legyőzte távolugrásban, ettől kezdve azonban 10 éven és 65 versenyen keresztül veretlen maradt.
Az 1984-es olimpián 9,99 mp-es idővel megnyerte a 100 méteres síkfutást; két nappal később úgy nyerte a távolugrást, hogy elsőre 8,54 métert ugrott, majd belépett, s ezek után nem is próbálkozott többet.
Nyert 200 méteren (19,80 mp), majd az olimpia egyetlen atlétikai rekordját felállítva győzelemhez segítette a 4x100-as váltót is. Egyetlen olimpián 4 atlétikai aranyat nyert, ez addig csak Jesse Owensnek és Fanny Blankers-Koennek sikerült.
Négy évvel később Lewis ismét úgy vágott neki az olimpiának, hogy négy aranyat nyer. A 100 méteres verseny azonban elvette a kedvét: Ben Johnson szédületes világcsúccsal nyert. Lewist még az sem tudta felvidítani, hogy később doppingolás miatt Johnsont megfosztották az éremtől, s őt "koronázták meg". Távolugrásban ugyan győzött, de 200 méteren Joe DeLoach megverte. (Váltóban nem nyerhetett, ugyanis a kvartettet diszkvalifikálták az előfutam során.)
1992-ben távolugrásban és váltóban győzött, míg 1996-ban (a diszkoszvető Al Oerterhez hasonlóan) sorozatban negyedszer bizonyult a távolugrás legjobbjának. A világ azért szurkolt, hogy Carl lehetőséghez jusson a váltóban, hiszen ezzel ő lehetett volna a világ legeredményesebb sportolója. A szigorú amerikai válogatási szabályok azonban nem engedték a csodát; miután Lewis csak 6. lett hazája bajnokságában, nem állhatott rajthoz. Minden idők legnagyobb atlétacsillaga 1998 nyarán vonult vissza.