Carpentier was de zoon van een Russische taallerares en een Franse architect. Op twaalfjarige leeftijd verhuisde hij met zijn familie naar Parijs, waar hijmuziektheorie begon te studeren. Bij zijn terugkomst inCuba, studeerde hij architectuur, een studie die hij nooit af zou maken. Hij begon te werken alsjournalist en werkte mee met linkse bewegingen. Hiervoor werd hij een tijd gevangengezet en toen hij uit de gevangenis kwam, ging hij in ballingschap naarFrankrijk. Daar werd hij voorgesteld aan de surrealisten, zoalsAndré Breton,Paul Eluard,Louis Aragon,Jacques Prévert enAntonin Artaud. Tijdens zijn verblijf in Frankrijk bezocht hij vele malenSpanje, waar hij de schoonheid van debarok ontdekte die hem vanaf dan zou fascineren.
Hij keerde terug naar Cuba en ging opnieuw aan de slag als journalist. Dit gaf hem de gelegenheid om een voedoe ceremonie bij te wonen, wat zijn interesse voor de afrocubaanse cultuur opwekte. In1943 maakte hij een voor hem cruciale reis naarHaïti, waar hij hetCitadel Laferrière en het paleisSans-Souci bezocht, die allebei gebouwd zijn door de zwarte koningHenri Christophe.
Carpentier is vooral bekend om zijn barokke stijl en zijn theorie van het "Lo real maravilloso" dat met “wonderlijk realisme” wordt vertaald. Zijn bekendste werken zijnEcue-yamba-o!"Alabado sea el Señor" (1933), over de afrocubaanse mythologie en folklore,El reino de este mundo (1949),De Methode enLos pasos perdidos (1953). Het was in de proloog vanEl reino de este mundo, een roman over de Haïtiaanse revolutie, dat hij zijn visie op het "wonderlijk realisme" uiteenzette.
Van1945 tot1959 woonde hij inVenezuela, dat hem inspireerde tot het anonieme Zuid-Amerikaans land waarin hij een groot deel vanLos pasos perdidos situeerde.
Na de Cubaanse Revolutie keerde hij terug naar zijn vaderland in 1959, waar hij werkte als directeur van de Nationale Drukkerij en in de Cubaanse ambassade inFrankrijk.
In1977 ontvangt hij deCervantesprijs en in 1979, in Frankrijk, de Mediciprijs.
