Carlo Willems begann seine musikalische Laufbahn am Lemmens Institut in Leuven, wo er zahlreiche erste Preise für Solfeggio, Harmonielehre, Schlagzeug und Kammermusik erhielt.

1985 gewann er den Tenuto Wettbewerb und 1989 erhielt er den Kammermusikpreis beim flämischen Festival.

Zurzeit ist er Dozent für Schlagzeug am Lemmens Institut und am Konservatorium in Antwerpen und gibt regelmäßig Meisterkurse.

Neben seiner Tätigkeit als Komponist ist Carlo Willems vor allem als außergewöhnlicher Schlagzeugvirtuose bekannt, der sich den verschiedensten Stilrichtungen wie ein Chamäleon anpassen kann.

Als Solist trat er bereits mit dem Flemish Radio Orchester, dem Collegium Instrumentale Brugense, Il Novecento, I Fiamminghi, dem Walter Boeykens Ensemble, dem Prometheus Ensemble und vielen anderen auf.

Neben den vielen beeindruckenden Erfolgen in der klassischen Musik ist er auch aktives Mitglied im Willy Claes Quartet und im Melo Ritmo Duo.