Carlos D’Ambrosio si è messo in luce a soli 17 anni nel nuoto italiano d’elite grazie alla conquista della prima Olimpiade.
Tesserato con la società Fondazione Bentegodi ed allenato da Luca De Monte, ha debuttato con la nazionale italiana giovanile ai Campionati Europei del 2023. A Belgrado si è messo in luce conquistando l’oro con le staffette 4×100 e 4×200 metri stile libero maschile e con la 4×100 mista come staffettista delle eliminatorie. Inoltre ha conquistato il bronzo nella staffetta mista 4×100 metri misti. Pochi mesi dopo, ai Campionati del Mondo Juniores è salito di nuovo sul podio, conquistando l’argento nella 4×100 mista. Anche in questo caso, aveva nuotato nelle batterie di qualifica.
Nel 2024 avviene il salto di qualità.
Dopo essere stato il protagonista dei Criteria Nazionali Giovanili ad Aprile (manifestazione in vasca corta), Carlos D’Ambrosio ha dato il meglio di sé al Trofeo Settecolli.
Durante l’ultima opportunità di qualificazione alle Olimpiadi di Parigi, D’Ambrosio ha realizzato un enorme primato personale nei 200 metri stile libero maschili, chiudendo al quarto posto nella finale A, primo tra gli italiani.
Il nuovo primato personale gli è valso la qualificazione alle Olimpiadi di Parigi 2024. Sarà l’atleta più giovane della Nazionale a partecipare ai Giochi Olimpici.