Inició sus estudios musicales con ocho años, y siendo todavía muy joven se trasladó a Madrid para estudiar Arquitectura, carrera que abandonó para dedicarse por completo a la música. A finales del siglo XIX y en septiembre del año 1900 dio algunos conciertos en Pontevedra, su ciudad natal. Tras perfeccionar sus estudios musicales y vivir catorce años en Nueva York, se estableció en Londres en 1898. Dio importantes recitales en Estados Unidos y en países europeos como Dinamarca, Austria, Inglaterra, Holanda, Polonia y Alemania, donde consiguió grandes éxitos. En 1905 fue nombrado profesor de la Royal Guild-Hall School of Music de Londres.
En Londres estrenó la Sinfonía sobre un canto montañés francés, conocida también como Sinfonía Cénevole, de Vincent D'Indy, para piano y orquesta.
Carlos Sobrino dio recitales conjuntos con importantes artistas como Sarasate, Adelina Patti, Rabos y Rubio.