Carlos Larrañaga nació el 11 de marzo de 1937 en Barcelona. Su pasión por el mundo de la interpretación viene de herencia, ya que su madre era la actriz María Fernanda Ladrón de Guevara y su padre el actor y empresario Pedro Larrañaga, propietario de la Casa de baños Larrañaga de Avilés. Su una hermana por parte de madre, Amparo Rivales, que también es actriz.
Viajó con su familia a Cuba, donde vivió durante un tiempo. Allí fue cuando realizó sus primeras apariciones en televisión. Desde joven trabajó en el teatro y en pantalla grande participó, por primera vez, cuando tan solo tenía 4 años en la película 'Alma de Dios' (1941). Seis años más tarde interpretó a Isaac Albéniz en la película 'Serenata Española'.
A su regreso a España, en la década de los 50, fue directo al cine, donde realizaba, casi siempre, el papel de galán. Durante este tiempo participó en diversas películas: 'Pequeñeces' (1950) basada en la novela de Luis Coloma, 'Orgullo y pasión' (1957), 'A sangre fría' (1959) donde compartió elenco com Arturo Fernández y '15 bajo la lona' (1959). También realizó la obra de teatro 'La segunda esposa' (1955) de Guillermo Sautier Casaseca y Luisa Alberca. A finales de esta década, en 1959, contrajo matrimonio con María Luisa Merlo, con la que tuvo tres hijos: Amparo Larrañaga, Pedro Larrañaga y Luis Merlo. Pero un año antes de este matrimonio Carlos Larrañaga tuvo un hijo, llamado Juan Carlos, con la bailarina Isabel Raya.
Ya en la década de los 60, concretamente en 1964 protagonizó 'El extraño viaje', donde estuvo dirigido por Fernando Fernán Gómez. Interpreta a Fernando, un miembro de la orquesta que ameniza los bailes del pueblo que consigue el corazón de una de las protagonistas. Otras de las películas que grabó este año son 'Siempre es domingo' (1961), 'De cuerpo presente' (1967) o 'Las amigas' (1969). Continuó sobre los escenarios de diferentes teatros interpretando obras como 'La isla soñada' (1960), 'La hermosa fea' (1963) o 'Siete gritos en el mar' (1968). Fue a mediados de esta época cuando más trabajó en televisión interviniendo en 'Historias para no dormir', 'Hermenegildo Pérez, para servirle' o 'Diego Acevedo'. En esta década tuvo a sus tres hijos: Ampara Larrañaga (1963), Luis Merlo (1966) y Pedro Larrañaga.
En la década de los años 70 intervino junto a Lola Flores en 'Casa flora' (1972) donde interpretaba a un torpe detective. También participó en 'Los pájaros de baden-baden' (1975) o 'Las verdes praderas' (1979) donde participó por primera vez con José Luis Garci. Gracias a esta última ganó el premio del Círculo de Escritores Cinematográficos de 1979 en la categoría Mejor Actor Secundario. Participó en diferentes obras de teatro 'Vidas privadas' (1970), 'Diseño para mi vida' (1975) o 'Casado de día? soltero de noche' (1978). En 1978 participó en un episodio de la serie de televisión de La 1 'Curro Jiménez'. En 1976 se separó de María Luisa Merlo tras muchas discusiones y en 1979 conoció a Ana Diosdado por su participación en 'La gata sobre el tejado de zinc', con la que empezó una relación.
En la década de los 80 sus trabajos fueron más escasos, pero siguió actuando. Participó en dos obras de teatro: 'Contradanza' (1980) y 'Camino de plata' (1989). En esta época participó más en series de televisión como 'Estudio', 'Verano Azul' o 'La comedia'.
La década de los 90, concretamente de 1991 a 1995, fue cuando Carlos Larrañaga tuvo más éxito en televisión. Participó en la serie de 'Farmacia de guardia' donde interpretaba a Adolfo Segura. Gracias a este personaje ganó en 1992 y 1994 el premio TP de Oro. Respecto a la gran pantalla participó en la película 'Pesadilla para un rico'. En 1999 se separó de Ana Diosdado.
Ya en los 2000 realizó diferentes películas como 'Atraco a las 3... y media' (2003), 'Bienvenido a casa' (2006) o 'Luz de domingo' (2007). Gracias a esta última fue nominado a los premios Goya en la categoría Mejor Interpretación Masculina de Reparto y ganó la medalla del Círculo de Escritores Cinematográficos a Mejor Actor Secundario. También participó en series de televisión como 'Un paso adelante', 'Mis adorables vecinos' o 'Manolo y Benito Corporeision'. En el año 2000 se casó con la periodista María Teresa Ortiz-Bau y en 2007 volvió al altar para casarse con la periodista Ana Escribano, con la que tuvo una hija, Paula. En el año 2010 se divorciaron; este año el actor sufrió un ictus, siguiente un tratamiento de rehabilitación en la Clínica Premium de Estepona.
En el año 2012 fue ingresado en el hospital Xanit Internacional de Benalmádena (Málaga) de urgencia a causa de una descompensación cardíaca. El actor falleció la tarde del jueves 30 de agosto de 2012 tras no poder superar dichas complicaciones cardiacas.
