Conquistou ao longo de sua carreira uma grande história pela Seleção Brasileira, sendo titular absoluto na lateral-esquerda durante as Copas de 1998, 2002, quando fez parte do elenco pentacampeão mundial, e de 2006, quando ficou marcado negativamente devido ao erro de marcação na jogada do gol de Thierry Henry, que culminou na eliminação do Brasil.

Teve passagens importantes e vitoriosas também pelo Palmeiras, onde disputou mais de 180 partidas e foi bicampeão do Campeonato Brasileiro, e pelo Real Madrid, da Espanha, onde atuou em mais de 580 jogos e foi campeão nacional, da UEFA Champions League e da Copa Intercontinental, entre outras competições de destaque.

Começou sua carreira de futebol no União São João Esporte Clube da cidade de Araras. Com apenas 16 anos de idade, passou a atuar como lateral-esquerdo titular da equipe e, em virtude do bom futebol, foi convocado para a Seleção Brasileira sub-20.

Despertou a atenção dos grandes clubes brasileiros e foi contratado em 1993 pelo Palmeiras, que amparado pelo contrato de co-gestão com a multinacional Parmalat, montou uma equipe repleta de craques para por fim a um tabu de 16 anos sem títulos. No mesmo ano, ajudou a equipe a quebrar o jejum de conquistas. Foram três títulos no mesmo ano: o Campeonato Paulista, o Torneio Rio São Paulo e o Campeonato Brasileiro. Em 1994, conquistou os bicampeonatos paulista e brasileiro pela equipe alviverde.
Internazionale

Após seu sucesso no Brasil, seguiu para o futebol Europeu. Após seu último jogo pelo Palmeiras, na decisão do Campeonato Paulista de 1995. Roberto Carlos seguiu para a Itália, onde havia acertado com o Inter de Milão por US$7 milhões.

Em sua primeira partida no novo clube, Roberto Carlos marcou o gol da vitória sobre o Vicenza por 1x0.

Roberto Carlos adaptou-se rapidamente ao estilo de jogo da Itália. Acostumado ao sistema com quatro jogadores de defesa que tinha no Palmeiras, o lateral passou a atuar com mais liberdade para atacar na Inter.

Atuou pelo Real Madrid durante onze anos, e atingiu o auge de sua carreira neste clube, jogando um total de 584 partidas e marcando 71 gols. Neste período, Roberto conquistou importantes títulos e notoriedade na Seleção Brasileira, onde também foi titular absoluto. Fez parte da era dos Galacticos, ao lado de estrelas como Zidane, Beckham, Raúl, Casillas, Figo e Ronaldo.

Com o Real, conquistou três vezes a UEFA Champions League: 1997-98, 1999-00 e 2001-02. Sempre fundamental ao time, foi votado pela UEFA como o melhor lateral-esquerdo em 2002 e 2003.

Em janeiro de 2006, estabeleceu o novo recorde de estrangeiro com mais partidas pela La Liga, quebrando o recorde anterior de 329 partidas do argentino Alfredo di Stéfano.

Sendo um dos jogadores mais consistentes do elenco e um dos que há mais tempo estavam no clube, Roberto Carlos foi duramente criticado por errar num jogo contra o Bayern München, válido pelas oitavas-de-final da Champions League 2006-07, que resultou no gol mais rápido da história do torneio, marcado por Roy Makaay com menos de um minuto de jogo. O fato culminou na desclassificação do Real Madrid.

Insatisfeito e desgastado com a torcida, em 9 de março de 2007, ele anunciou que não renovaria seu contrato. Em sua última temporada pelo clube, conquistou o título da La Liga 2006-07, o quarto título espanhol durante sua passagem pelo Real.

Aos 34 anos e com pouco mercado nos grandes centros europeus de futebol, em 19 de junho de 2007, Roberto Carlos assinou um contrato de dois anos com o Fenerbahçe, da Turquia. Foi apresentado oficialmente no estádio do clube, frente a milhares de fãs.

Em sua primeira partida oficial com o Fener, venceu um dos grandes rivais do clube, o Beikta. Marcou seu primeiro gol pela equipe durante uma partida contra o Sivasspor, em 25 de agosto de 2007. O gol foi feito após uma cabeçada, e este se tornou apenas o terceiro gol de cabeça em toda a sua carreira.

Em 7 de outubro de 2009, Roberto anunciou que iria deixar o Fenerbahçe, após o final de seu contrato em dezembro do mesmo ano. Ele se ofereceu para retornar ao Real Madrid e jogar gratuitamente, embora também houvesse interesse de vários clubes do futebol brasileiro. Jogou sua última partida pelo clube em 17 de dezembro de 2009, sendo ovacionado e aplaudido de pé pelos torcedores após o fim da partida.

Em 18 de novembro de 2009, após várias especulações sobre seu destino, Roberto Carlos foi anunciado como o primeiro grande reforço do Corinthians para a Copa Libertadores da América de 2010. Foi atraído ao Corinthians devido ao seu projeto para montar um time forte em 2010. Assinou o contrato e foi apresentado no dia 4 de janeiro de 2010.

Estreou em 20 de janeiro de 2010, na vitória por 2-1 sobre o Bragantino, em partida válida pelo Campeonato Paulista. Apesar da idade avançada, Roberto Carlos vinha mostrando um excelente preparo físico e tendo atuações muito elogiadas no clube paulista, fato que culminou em várias especulações sobre seu retorno a Seleção Brasileira. Entretanto, não foi convocado.

Começou bem o ano de 2011, seu segundo pelo Timão: em 16 de janeiro, marcou um gol olímpico na estreia do Corinthians pelo Campeonato Paulista, contra a Portuguesa. Entretanto, após a precoce eliminação na primeira fase da Copa Libertadores, em 11 de fevereiro, Roberto Carlos anunciou sua saída do Corinthians. Segundo a versão do jogador, por ter recebido ameaças vindas de alguns torcedores, ele optou por fazer uma recisão amigavel com o clube, alegando que esta seria a melhor decisão para ele e sua família.