Nació en Matagalpa el 23 de junio 1936. Estudio la secundaria en el Instituto Nacional del Norte, hoy Instituto Nacional Eliseo Picado, como el mejor alumno de su promoción. Se incorporó, en 1954, primero a la efímera Unión Nacional de Acción Popular (UNAP), y luego a los círculos de estudio de teoría marxista patrocinados por los socialistas de la localidad. Desarrolló una actividad política intensa desde muy joven, aunque esto no le impidió convertirse en un promotor cultural. Fue divulgador del periódico local Rumores y del semanario obrero Orientación Popular. Fue el fundador de la revista cultural Segovia, que estimuló la organización del incipiente movimiento estudiantil matagalpino.
En 1955 se trasladó a Managua; trabajó como bibliotecario en el Instituto Nacional Central Miguel Ramírez Goyena.
Al año siguiente viajó a León e ingresó a la Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua (UNAN), destacándose, como dirigente estudiantil, en la lucha por la autonomía universitaria y la liberación de estudiantes detenidos por la Guardia Nacional (GN). Esto le valió ser perseguido y encarcelado distintas veces por el aparato represivo del sistema dictatorial.
En 1957 viajó a Moscú al VI festival de la Juventud y los Estudiantes por la Paz y la Amistad, como delegado de la Juventud Socialista Nicaragüense. A su retorno es detenido y, una vez obtenida su libertad en 1958, escribió su libro Un Nicaragüense en Moscú. El hecho de ser metódico y acucioso en los estudios, le permitió reconstruir la naturaleza antiimperialista y la profundidad social de la gesta del General Augusto C. Sandino. Fundó con otros compañeros, entre 1961 y 1963, el Frente Sandinista de Liberación Nacional (FSLN), organización político- militar que logró encabezar la lucha y derrota a la dictadura somocista en 1979. Tres años antes, el 8 de noviembre de 1976, Carlos Fonseca murió en combate contra una patrulla de la Guardia Nacional, al norte del país. Sus obras fueron recopiladas y publicadas, en 1982, en el libro titulado Bajo las Banderas del Sandinismo.