La carrera investigadora de Carlos López-Otín se ha desarrollado en el Hospital Ramón y Cajal de Madrid, en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa de Madrid, y en las universidades de Lund (Suecia), Nueva York (USA), Harvard (USA), Oviedo (Asturias) y la Sorbonne (Francia). Su labor se ha centrado en el estudio del cáncer, del envejecimiento y de las enfermedades minoritarias y ha permitido el descubrimiento de más de 60 nuevos genes humanos, el análisis de sus funciones en procesos normales y patológicos, el desciframiento del genoma de centenares de pacientes con cáncer y la definición de las claves moleculares de la salud y del envejecimiento. Carlos López-Otín es miembro de la Academia Europea y de la Real Academia de Ciencias de España, y Doctor Honoris Causa por varias universidades españolas y extranjeras.

También ha recibido el Premio Europeo FEBS de Bioquímica y el Premio Nacional de Investigación Santiago Ramón y Cajal. Sus trabajos han sido referenciados cerca de 100.000 veces y sus índices bibliométricos le sitúan como el científico español más citado en su campo y el único entre los 75 primeros del mundo. Es autor de la trilogía de la vida cuyos libros, La vida en cuatro letras, El sueño del tiempo y Egoístas, inmortales y viajeras, se han traducido a varios idiomas. 

Carlos López-Otín ha recibido distinciones como la Medalla del Principado de Asturias, la Medalla de Oro de la Universidad de Oviedo, el Premio Aragón, los títulos de hijo adoptivo de Asturias, Oviedo y Salinas, e hijo predilecto de Sabiñánigo (Huesca), y el premio Heraldo a los valores humanos. Finalmente, una calle en Salinas y otra en Oviedo, tres bibliotecas en Aragón y Asturias, un instituto de investigación oncológica y un centro de atención a niños discapacitados en Sabiñánigo, llevan su nombre.