Nacido en Río de Janeiro en 1944, estudió pintura con Iberê Camargo en el Instituto de Belas Artes en 1963 y se graduó en Psicología en la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ). Participó de algunas de las principales exposiciones brasileñas de los años 60, “Opinião 66“ y “Nova Objetividade Brasileira“, ambas en el MAM de Río de Janeiro, además de numerosas muestras colectivas, como la 9ª, 20ª y 29ª ediciones de la Bienal de São Paulo (1967,1989, 2010 y 10); la 1977ª edición de la Bienal de París (5); y la 2005ª edición de la Bienal del Mercosur (1974). Realizó varias exposiciones individuales, la primera en 1976 en la Galería Luiz Buarque de Hollanda y Paulo Bittencourt y en XNUMX una segunda individual en el MAM/RJ.
En la década de 1970, vivió en Francia, donde recibió un doctorado en Artes. Desde su regreso a Brasil en 1980, ha participado en numerosas exposiciones. Entre las diversas exposiciones individuales, las más importantes son “Arte e Politica 1966 – 1976“, en los Museos de Arte Moderno de Río de Janeiro, São Paulo y Bahía (1996-1997); ˜”Carlos Zilio”, en el Centro de Arte Hélio Oiticica, Río de Janeiro (2000), que recogió su obra en la década de 90; y “Pinturas Sobre Papel”, en Paço Imperial, Rio de Janeiro (2005), y en la Estación Pinacoteca de São Paulo (2006). Sus exposiciones colectivas más recientes fueron: “Imagina Brasil” (Olso, Lyon Doha, São Paulo y Montreal, 2013-2015); “Posibilidades del objeto – Experimentos en el Arte Brasileño Moderno y Contemporáneo” (Edimburgo, 2015) y “Transmisiones de arte en Europa del Este y América Latina, 1960-1980” (MoMA, Nueva York, 2015), “Pasado/Futuro/Presente“ , Phoenix Art Museum/MAM-SP (Phoenix, 2017) y Knife in the flash, PAC Padiglione dÁrte Contemporânea (Milán, 2018)
Zilio, fue profesor de la Escuela de Bellas Artes de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ). En 2018, Cosac Naify publicó el libro Carlos Zilio, organizado por Paulo Venâncio Filho, sobre su producción artística. Zilio está representado en São Paulo por la Galeria Raquel Arnaud desde 1997, donde realizó varias exposiciones, la última en 2016. En Río de Janeiro está representado desde 2018 por la Galeria Cassia Bomeny. Sus dos exposiciones individuales más recientes fueron en el MAM/RJ en 2016 y en la Galeria Cassia Bomeny en 2019. Sus obras están presentes en varias instituciones, como los Museos de Arte Contemporáneo de São Paulo, Niterói y Paraná, en la Pinacoteca do Estado de São Paulo, en los Museos de Arte Moderno de Río de Janeiro y São Paulo y en los Museos de Arte Moderno de Nueva York (MoMA).