È stato legato sentimentalmente alla tennista italiana Flavia Pennetta.[1] Il 7 luglio 2011 si è sposato con Carolina Cerezuela, con la quale aveva avuto l'anno prima la figlia Clara.[2] Nel 2012 è nato il secondo figlio Carlos e nel 2014 la terzogenita Daniela.
Ha cominciato a giocare all'età di sei anni. Nel 1996 è entrato per la prima volta nella top 20 del ranking ATP e l'anno successivo raggiunge la prima finale del Grande Slam, agli Australian Open dove esce sconfitto per mano di Pete Sampras. Nel 1998 ha vinto il suo primo titolo del Grande Slam sconfiggendo Àlex Corretja nella finale del Roland Garros. Nel 1999 è diventato il primo spagnolo a conquistare la vetta del ranking ATP dal 1973.[3] Moyá ha fatto parte della squadra spagnola che ha vinto la Coppa Davis 2004: nella finale disputata a Siviglia, Moyá, battendo gli statunitensi Mardy Fish ed Andy Roddick, ha ottenuto due dei tre punti della Spagna contribuendo così in modo decisivo alla seconda vittoria spagnola della Coppa.
Nel 2008 arriva in semifinale al torneo di Chennai sconfitto da Rafael Nadal in tre set 6-7 7-6 7-6 dopo aver sciupato quattro match point nel tie-break del secondo set in una partita giocata ad alto livello durata oltre le quattro ore. All'Open d'Australia esce subito al primo turno. A febbraio arriva in finale al torneo di Costa do Sauipe sconfitto da Nicolás Almagro in tre set. Dopo alcune uscite al primo turno, Moyá raggiunge i quarti di finale al Master Series di Amburgo sconfitto ancora da Rafael Nadal per 6-1 6-3. Al Roland Garros esce al primo turno. Un infortunio alla spalla gli fece saltare Wimbledon. A luglio raggiunge i quarti di finale al Master Series di Cincinnati sconfitto dal futuro vincitore del torneo Andy Murray in tre set dopo essere stato avanti di un set e di un break. Il 14 settembre arriva in finale al torneo di Bucarest dove viene sconfitto da Gilles Simon per 6-3 6-4.
Il 17 novembre 2010 ha annunciato il suo ritiro dall'attività agonistica, causato dall'età e da un persistente problema al piede destro (artrosi), per dedicarsi alla sua palestra di Palma di Maiorca, alla sua famiglia e ad altri business legati al mondo dello sport.[4]
Inizia ad allenare nel circuito ATP all'inizio del 2016 entrando nello staff tecnico di Milos Raonic, che nel corso di quell'anno sale dalla 14ª alla 3ª posizione mondiale con una serie di grandi risultati tra cui la finale raggiunta a Wimbledon e la semifinale alle ATP World Tour Finals. Il rapporto di lavoro con Raonic si interrompe a sorpresa nel dicembre successivo,[5][6] e qualche giorno dopo Moyá entra a far parte dello staff del conterraneo maiorchinoRafael Nadal, con l'impegno di seguire anche l'accademia di tennis del campione di Manacor.[7] Già nel 2017 Nadal risale dal 9º posto del ranking a gennaio al 1º posto ad agosto; nel corso della stagione vince tra gli altri tornei il Roland Garros e gli US Open[8] e prima di fine anno Moyá diventa capo allenatore al posto dello storico coach e zio Toni Nadal.[9] Sotto la sua guida Nadal raccoglierà molti altri successi nelle stagioni successive.[10]
French
Deutsch
Spagna 
Coppa Davis .svg){kind=small}
.svg){kind=small}
Open di Francia, Parigi
Australian Open, Melbourne
Pete Sampras
ATP Buenos Aires, Buenos Aires (1) 
Croatia Open Umag, Umago (1) 
Monte Carlo Open, Monte Carlo 
Estoril Open, Estoril 
Abierto Mexicano Telcel, Acapulco (1) 
Fernando Meligeni 
Swedish Open, Båstad 
Younes El Aynaoui 
Marat Safin 
Filippo Volandri 
Chennai Open, Chennai (1) 
Paradorn Srichaphan 
Andrei Pavel 
BMW Open, Monaco di Baviera 
Sláva Doseděl .svg){kind=small}
Tim Henman 
Dutch Open, Amsterdam 
Hong Kong Open, Hong Kong 
BA-CA TennisTrophy, Vienna 
Roger Federer 
Wikiquote contiene citazioni di o su Carlos Moyá
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Carlos Moyá
.svg){kind=small}
