Карлос Вела перешел в Арсенал в 2005 году из мексиканской Гвадалахары, где играл в молодежном составе.
Он выступал на правах аренды в Сельте, Саламанке и Осасуне в период с 2006 по 2008 год.
В 2008/09 он дебютировал в матче Премьер-лиги против "Ньюкасла", заменив Робина ван Перси.
Он
забил хет-трик в своей дебютной игре в основе в игре
Кубка Лиги против "Шеффилд Юнайтед" (победа 6-0), и еще раз отличился забитым мячом в победном поединке следующего раунда с Уиганом (3-0).