Carlos Manuel Martins do Vale César nasceu a 30 de Outubro de 1956, em Ponta Delgada, nos Açores, e fez os estudos primários e secundários na sua cidade natal.
Ainda muito jovem, quando frequentava o Liceu Antero de Quental, foi membro da Cooperativa Cultural "SEXTANTE", da ilha de São Miguel, que se destacou em acções cívicas de oposição ao regime ditatorial de Salazar e Marcelo Caetano, que a mandou encerrar pela mão da PIDE/DGS, a polícia política.
A sua inclinação para actividade política radica numa tradição familiar que levou, entre outros, o seu tio-avô, Manuel Augusto César, a uma participação activa no Partido Socialista e em movimentos operários da Primeira República, tendo este, nessa altura, dirigido jornais, como "O Proletário", semanário da Federação Operária, o "Protesto", órgão do Centro Socialista Antero de Quental, e o "Protesto do Povo", quinzenário socialista, publicados em Ponta Delgada. A sua formação cívica, nos anos imediatamente anteriores ao 25 de Abril, está profundamente associada às influências de seu irmão Horácio do Vale César, jornalista, e a outras figuras de referência da época nos meios estudantis e de oposição em Ponta Delgada, como Jaime Gama, Mário Mesquita e Medeiros Ferreira, todos eles estudantes no Liceu Antero Quental.
Em 1973, com 17 anos, integrou a Comissão Dinamizadora da C.D.E. em Ponta Delgada.
A 26 de Abril de 1974, um dia depois da "Revolução dos Cravos", que restituiu a liberdade ao povo português, fundou a Associação de Estudantes do Liceu Antero de Quental, e, um mês mais tarde, a Juventude Socialista nos Açores.
Foi membro do primeiro Secretariado eleito da Secção de Ponta Delgada do Partido Socialista e da delegação dos Açores ao I Congresso Nacional do PS na legalidade e ao I Congresso Nacional da Juventude Socialista.
Em 1977 ingressou na Faculdade de Direito de Lisboa, tendo sido eleito para a Direcção da Associação de Estudantes e para os órgãos de gestão daquela instituição universitária. Até 1980 foi, também, coordenador nacional da JS para o ensino superior.
Fez parte da Comissão Organizadora das primeiras comemorações do Dia do Estudante, em Portugal, após o 25 de Abril, e foi um dos fundadores da então criada União Nacional dos Estudantes Portugueses. Em Lisboa trabalhou, ainda, como funcionário-coordenador de uma Cooperativa de Documentação e Cultura.
Ao longo de todos esses anos foi sempre dirigente nacional da JS, membro da sua Comissão Nacional, e, mais tarde, do seu Secretariado Nacional Executivo. Em 1986, quando é presidente do Congresso Nacional daquela organização autónoma do PS foi proclamado Membro Honorário Nacional da Juventude Socialista.
Foi adjunto do Secretário de Estado da Administração Pública do II Governo Constitucional.
De regresso aos Açores ingressa, como deputado, na Assembleia Regional em Janeiro de 1981. Integrou, pouco tempo depois, a Direcção do Grupo Parlamentar do PS e várias comissões parlamentares, presidindo à Comissão dos Assuntos Económicos. Mais tarde foi eleito vice-presidente da Assembleia Regional, sendo, ainda hoje, o deputado que mais tempo ocupou essas funções.
De 1983 a 1985 foi líder do PS nos Açores.
Entre Dezembro de 1988 e Dezembro de 1989 é deputado na Assembleia da República, para que fora eleito em Julho de 1987. Faz, então, parte da Direcção do Grupo Parlamentar, a convite de António Guterres, e das comissões de Defesa Nacional, da Juventude e dos Direitos, Liberdades e Garantias.
Foi membro da Assembleia Municipal de Ponta Delgada e foi, de 1993 a 1997, presidente da Assembleia de Freguesia da Fajã de Baixo.
A 30 de Outubro de 1994 é eleito presidente do PS/Açores, com 92% dos votos expressos em escrutínio secreto, no Congresso Regional. No ano seguinte acrescenta à sua qualidade de membro da Comissão Nacional e da Comissão Política Nacional do PS a sua eleição para o Secretariado Nacional, de que continua a fazer parte.
Proferiu diversas comunicações em colóquios e conferências nos Açores, no País e no estrangeiro, e tem uma antiga e vasta colaboração publicada na imprensa regional, tendo sido, inclusive, comentador político com carácter regular na RTP/Açores.
Nas eleições regionais de 13 de Outubro de 1996, como candidato dos socialistas açorianos à Presidência do Governo Regional, anula uma diferença de mais de 20% que separava o PS do PSD, vencendo com 46% dos votos expressos. A 9 de Novembro de 1996 tomou posse como Presidente do VII Governo Regional dos Açores.
Nas eleições legislativas regionais de 15 de Outubro de 2000 volta a vencer - desta vez com 49,2% dos votos expressos, elegendo 30 dos 52 deputados que compõem o parlamento - tendo tomado posse a 15 de Novembro para um novo mandato de quatro anos.
A 17 de Outubro de 2004, voltou a liderar o PS numa vitória eleitoral para a Assembleia Legislativa Regional dos Açores, reforçando a maioria absoluta do PS em confronto com uma coligação formada pelos dois maiores partidos da oposição - o PSD e o CDS/PP. Obtém 57% dos votos e 31 dos 52 deputados.
Nas eleições de 19 de Outubro de 2008 obteve nova maioria de mandatos no Parlamento, conquitando 30 dos 57 lugares em disputa.
É membro do Conselho de Estado, do Conselho Superior de Defesa Nacional, do Conselho Superior de Segurança Interna e do Conselho Superior de Protecção Civil.
Foi de Outubro de 2003 a Setembro de 2004, presidente da Conferência de Presidentes das Regiões Ultraperiféricas da União Europeia.
É membro do Bureau Político da Conferência das Regiões Periféricas Marítimas da Europa e membro titular permanente do Comité das Regiões da União Europeia, do Congresso dos Poderes Regionais e Locais da Conselho da Europa, e, da Assembleia das Regiões da Europa, entre outros organismos internacionais.
É sócio honorário, por deliberação das respectivas direcções, da Associação Portuguesa de Saint Thérèse, e da Casa dos Açores do Québèc, Canadá, da Associação dos Imigrantes nos Açores e da Casa dos Açores do Rio de Janeiro.
Recebeu, também, entre muitas outras, as seguintes distinções: "Personalidade da Década" de 90, do jornal "Expresso das Nove"; "Político do Ano", de 2001, da revista "Saber Açores"; Medalha de Mérito Riograndense, atribuída pelo Governo do Estado do Rio Grande do Sul, Brasil; Medalha de Mérito Francisco Dias Velho, atribuída pela Prefeitura Municipal de Florianópolis, Estado de Santa Catarina, Brasil, e troféu "Açorianidade 2003", atribuído pelo Núcleo de Estudos Açorianos da Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil.
Carlos César é casado, desde Novembro de 1977, com Luísa Maria Assis Vital Gomes do Vale César, licenciada em História e pós-graduada em Ciências Documentais. Tem um filho, nascido a 11 de Novembro de 1978.