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  塞恩斯的職業生涯始於卡丁車。2008年,他榮獲亞太KF3錦標賽冠軍,同時在西班牙錦標賽中獲得亞軍。2009年,他贏得了著名的摩納哥少年卡丁車盃賽的冠軍,接著在歐洲KF3錦標賽取得亞軍。

  2010年,塞恩斯加入EuroInternational車隊,出戰寶馬方程式。他同時也是紅牛少年車隊計劃中的一員。他首次於寶馬方程式登場是做為來賓,出賽於雪邦國際賽道的2010年太平洋寶馬方程式,在兩次比賽中分別取得第2及第4的成績。  塞恩斯也參賽英國雷諾方程式冬季杯,在斯內特頓賽道的第一場比賽取得第6名,第二場則以退賽坐收。

  在2012年賽季期間,塞恩斯同時參加英國及歐洲的三級方程式錦標賽。在英國錦標賽中,他贏得5次冠軍、站上頒獎臺9次並且有一次的杆位起跑,最終獲得第六名。而在歐洲錦標賽,他的2次頒獎臺和2次杆位皆於第一條賽道中取得,最終取得第九名。

  2013年,塞恩斯加入阿登車隊,出賽GP3系列賽。在巴塞羅那這個糟糕的週末,他在衝刺賽中取得第3名,不過最後被判罰取消成績資格。於巴倫西亞的第一場比賽取得第5名。另一場糟糕的週末是在英國之後的德國,不過他在兩場比賽皆取得積分。

  2013年塞恩斯加入Zeta Corse車隊,共出賽9場,並於西班牙及摩納哥取得最佳成績-第6名,季末取得22分,排名第19。

  

  塞恩斯被宣佈將會與紅牛車隊及紅牛二隊參加在銀石賽道的青年車手測試。在丹尼爾·科維亞特晉升至紅牛車隊後,他將在2015年與馬克斯·維斯塔潘搭檔成為紅牛二隊車手。2017年的新加坡大獎賽上,小塞恩斯獲得了第四名的成績,成為紅牛二隊在該賽季的最佳名次。

  2017的新加坡大獎賽後,由於紅牛二隊與雷諾提前解約引擎合同,將在下賽季使用本田的動力單元,受此影響,小賽恩斯下賽季將被租借到雷諾車隊。然而在日本大獎賽期間,雷諾宣佈小賽恩斯將提前在下一站美國站加盟車隊,頂替英國車手喬倫·帕爾默。小賽恩斯將駕駛雷諾賽車完成該賽季最後4場比賽。

  2018年8月16日,隨著費爾南多·阿隆索宣佈將離開2019年的一級方程式賽事,麥拉倫車隊釋出小塞恩斯加盟的訊息,2019年賽季這位同樣來自西班牙的車手將效力麥拉倫,也間接說明小塞恩斯離開紅牛體系。在巴西站上,小塞恩斯最終因漢密爾頓的受罰而獲得季軍,獲得自己首個領獎臺,也是邁凱輪車隊自2014賽季後首個領獎臺。

  2020年5月14日,法拉利車隊宣佈簽約小塞恩斯,他將代替塞巴斯蒂安·維特爾的位置,後者稍早前宣佈2020賽季後不再與法拉利續約。小塞恩斯從2021年賽季開始為法拉利效力。

  

  賽季進行中。<br>

  ()粗體為杆位出賽,"斜體"為最快圈速  <nowiki>*</nowiki> 賽季進行中。  未完賽,但已完成賽事總里程的90%。
小卡洛斯·塞恩斯(,1994年-9月1日),出生於西班牙馬德里,是一位西班牙一級方程式賽車車手,目前效力於法拉利車隊。他是兩屆世界拉力錦標賽冠軍卡洛斯·塞恩斯之子。