Carlos Medellín nació en Bogotá en 1962. Su nombre recuerda al de su padre, el magistrado de la Corte Suprema de Justicia Carlos Medellín Forero, quien murió en los hechos del Palacio de Justicia en 1985.
Medellín se graduó de abogado de la Universidad Externado de Colombia. Hizo una especialización en derecho público en la Universidad Nacional y una maestría en derecho administrativo de la Sorbona de París. Cuenta con publicaciones sobre la lucha contra la corrupción, el Palacio de Justicia, derecho romano y defensa jurídica.
La mayor parte de su trayectoria profesional se ha desempeñado como litigante independiente, profesor universitario y desde 1999, como árbitro oficial de la Cámara de Comercio de Bogotá
Sin embargo, su trayectoria en el sector público es larga. Empezó en 1989, como Director del Instituto de Radio y Televisión (INRAVISION). Entre 1990 y 1992 fue consultor del Ministerio de Educación y después de la Presidencia de la República cuando era presidente César Gaviria.
Luego de un paso rápido por el periódico El Espectador como asesor jurídico y columnista, llegó a la Presidencia de la República en donde fue nombrado Secretario Jurídico, entre 1994 y 1996, de Ernesto Samper.
En pleno proceso 8000, fue uno de los que se quedó con Samper y fue nombrado ministro de Justicia en reemplazo de Mónica de Greiff en 1996.
Como Ministro trabajó con el Congreso en la expedición de leyes contra el narcotráfico como la Ley de Extinción de Dominio, el aumento de penas a los jefes de las organizaciones criminales y la extradición, la cual había sido prohibida en la constitución de 1991.
Medellín defendió la aplicación retroactiva de la extradición, una posición polémica entre los juristas porque muchos decían que ésta no se podía aplicar a los hechos ocurridos cuando la extradición era prohibida.
En el ministerio sólo duró un año pues en 1997 renunció para poder acompañar a Carlos Lleras de la Fuente en su campaña política como precandidato presidencial.
Entre 2004 y 2006 fue Conjuez del Tribunal Administrativo de Cundinamarca. Esta ha sido su única experiencia en la rama judicial.
En el 2006, Medellín integró la terna para elegir al Contralor General de la Nación y fue apoyado por Germán Vargas Lleras. Sin embargo, el congreso eligió a Julio César Turbay Quintero.
Durante la administración de Álvaro Uribe Vélez fue nombrado Embajador ante el Reino Unido e Irlanda entre el 2006 y el 2008.
Al finalizar su período en la embajada del Reino Unido le ofrecieron la Embajada de Holanda, lo que implicaba además el manejo del litigio internacional entre Colombia y Nicaragua ante la Corte Internacional de la Haya.
Pero luego de haber aceptado el ofrecimiento, Medellín renunció al cargo de manera controversial al enterarse en el diario El Espectador, que el hermano de José Obdulio Gaviria, consejero presidencial, estaba siendo investigado por el homicidio de Guillermo Cano, su suegro, a manos de Pablo Escobar. Su esposa es María José Cano.
Medellín ha sido criticado por su amistad cercana con Álvaro Dávila, involucrado en el carrusel de la contratación de Bogotá. Cuando Medellín era director de Inravisión, Dávila era su Secretario General. Eran tan cercanos que cuando Medellín llegó de Londres era un visitante asiduo en la oficina de Dávila.
En julio de 2012, Medellín fue seleccionado por el Consejo de Estado para integrar la terna de candidatos para reemplazar al magistrado Juan Carlos Henao en la Corte Constitucional, cargo para el que compitió con Martha Sáchica y Luis Guillermo Guerrero.
Durante su campaña se dijo que Medellín era cercano al actual Ministro de Vivienda, Germán Vargas Lleras, quien lo nombró en el pasado director del Centro de Estudios de su partido Cambio Radical.
Al final, Medellín perdió con 27 votos contra 57 que tuvo Luis Guillermo Guerrero en el Senado, quién fue elegido el 14 de agosto de 2012 Magistrado de la Corte Constitucional.