Carlos Manuel de Marques Paião nació el 1 de noviembre de 1957 en Coimbra, Portugal, aunque se crió entre Ílhavo, el pueblo natal de su familia, y Cascais. Su padre era controlador portuario, mientras que su madre se dedicaba a la enseñanza. Desde muy pequeño demostró una inteligencia muy superior a la media y con tan solo 20 años había escrito más de 200 canciones.

Su debut semiprofesional se produjo en el Festival da Canção do Illiabum Clube de 1978, donde recibe el Primer Premio y, además, el galardón al Mejor Intérprete. Después de superar ciertas reticencias iniciales, consigue el apoyo del influyente productor Mário Martins, y logra su primer éxito discográfico como compositor, A Canção do Beijinho, publicada en 1980 por el famoso cantante Hernán José. Otros reconocidos artistas como Amália Rodriges también empezaron a interesarse por sus creaciones.

Ya en 1980 se presenta por primera vez al Festival da Cançao, la clásica preselección de Portugal para Eurovisión, aunque su propuesta Amigos, eu voltei no se clasifica para la gran final. Su oportunidad eurovisiva le llegaría un año después, arrasando entre los jurados con el tema Play-Back, e imponiéndose a otros conocidísimos candidatos como José Cid (1980), Doce (1982) o María Guinot (1984). Esa misma edición también participó con las canciones Souvenir de Portugal y Eu não sou poeta que, a pesar de no superar las semifinales, se convierten en sus dos primeros singles.

El exitazo en el festival de la canción portuguesa no se trasladó al europeo, celebrado en el RDS Simmonscourt Pavilion de Dublín tras la victoria en la edición anterior del irlandés Johnny Logan, donde se clasificó en la decimoctava y antepenúltima posición con únicamente 9 puntos. La ácida letra y la colorida puesta en escena, acompañado por los coristas Ana Bola, Cristina Águas, Pedro Calvinho y el danés Peter Petersen, solo recibió 8 votos de los jueces alemanes y 1 de los griegos. Cabe destacar que el cantautor actuó en el puesto 15, justo después de los ganadores británicos, Bucks Fizz y su Making Your Mind Up.

El fracaso en la capital irlandesa no hizo mella en su carrera y, de regreso a Portugal, publicó dos nuevos sencillos, Pó de arroz y Marcha do Pião das Nicas, que gozaron de una gran popularidad. Su primer álbum, Algarismos, llegaría un año después pero, a diferencia de los lanzamientos anteriores, no tuvo la repercusión deseada. Paralelamente continuó sus estudios de Medicina y, en 1983, finaliza la carrera en la Universidad de Lisboa. Su posterior colaboración en los programas O Foguete en 1983 y Hermanias en 1984 volvieron a situarlo como una de las grandes estrellas portuguesas para el gran público. Nuevamente representa a su país en otro certamen, el Festival de Tokio 1985, pero su actuación Lá longe, senhora no pasa a la final. Un año después compone Bamos lá cambada para José Estebes que se convertiría en el himno oficioso de la selección portuguesa de fútbol en el Mundial de México y también en todo un superventas. Además, debuta como actor en la pieza de teatro televisivo O Carnaval Infernal.

Carlos, en estos años, participó dos veces más en el Festival da Cançao, primero en 1982 como autor Trocas e baldrocas cantada por Cândida Branca Flôr, segunda; y un año después con Vinho do Porto (Vinho de Portugal) a dúo con la misma artista, cuartos. La elección de Esta balada que te dou en vez de la canción de la pareja artística está considerada uno de los grandes errores de la RTP en sus finales nacionales para Eurovisión.

Desgraciadamente, el viernes 26 de agosto de 1988 falleció en un accidente de tráfico en Rio Maior cuando viajaba a Penalva do Castelo para actuar en las Fiestas de San Ginésio. Tenía 30 años. El suceso se produjo cuando un camión realizó un adelantamiento irregular a otro chocando frontalmente con el coche de Carlos, su técnico de sonido y un amigo que fue el único supervivente. Su muerte produjo una gran conmoción en Portugal y a su funeral en la Parroquia de São Domingos de Rana en Cascais acudieron cientos de personas.

Menos de un mes después se publicó su segundo y último disco original, Intervalo, cuya producción se estaba terminando ese verano. Quando as nuvens chorarem se convirtió en el tema más famoso de este trabajo póstumo y una especie de himno y homenaje al cantautor. A lo largo de su corta pero prolífica carrera compuso cientos de canciones, produjo más de 300 y colaboró con decenas de artistas portugueses. Curiosamente, también concursaría de nuevo en el Festival da Cançao de 1989 con el tema Palavras cruzadas en voz de José Alberto Reis que se clasificó en el cuarto lugar.

La impactante muerte de Carlos Paião dio lugar a un sinfín de publicaciones y habladurías, la más extendida en el imaginario popular, su entierro vivo. Cuenta la historia que semanas después del accidente, su viuda recuerda que su esposo llevaba consigo el día de su muerte un importante documento que olvidó recuperar. Tras conseguir los permisos necesarios, se procedió a la exhumación y al abrir el ataúd los operarios descubrieron el cadáver en una posición extraña y restos de arañazos y uñas en la tapa interna. Se trata de una de las leyendas urbanas más famosas de Portugal.

Durante los últimos 30 años se han publicado numerosos recopilatorios de su obra como cantante y autor. Uno de los más especiales vio la luz en 2008, Tributo a Carlos Paião, en el que numerosos artistas portugueses como 4Taste, Donna Maria, Filipa Cardoso, Mesa o Rui Veloso versionaron sus canciones más famosas. Por deseo de sus padres, sus restos mortales fueron trasladados en 2014 al cementerio de São Salvador en Ílhavo. Ya en 2016, se celebró un concierto en São Domingos de Rana en el que participaron muchas de las estrellas para las que escribió o lo versionaron, y se estrenó en el mismo lugar una exposición sobre su vida.