En 1924, merced a la intervención del propio rey, Attilio se reincorpora al ejército y lo mandan a Cirenaica, con el cometido de afrontar la revuelta de la hermandad islámica de los Senussi. 
Anna Duranti y sus dos hijos, Carlo y Alberto, permanecen en Italia hasta 1927, año en que el padre consigue al fin la autorización para que su familia se radique en Cirenaica. Se establecen en el pueblo de Berca, al principio y a continuación, en el corazón mismo de Bengasi, donde nace Marisa. Más tarde, la familia se asienta en Derna, localidad de la costa Este, donde Carlo comienza la escuela primaria. 
En 1929 la familia regresa a Italia durante cierto tiempo, pues Attilio tiene que acudir a un curso en la Academia de Parma. En dicha ciudad, Carlo concluye el primer ciclo de enseñanza y, con doce años, lo matriculan en una escuela mercantil, obligado por su padre, a pesar de su temprana propensión por las letras. 
Cuando el curso acaba, el destino siguiente de Attilio es Trípoli, donde la familia reside hasta 1938, fundamentalmente, en la Ciudad Jardín. En este contexto, Carlo se dedica al estudio del francés. 
A causa de su antifascismo bastante declarado, Attilio avanza muy lentamente en la carrera. En vísperas de la II Guerra Mundial, lo mandan a la ciudad de Fiume, en la frontera Norte del entonces Reino de Italia, pero muy pronto se verá obligado a despedirse de la familia, para marchar a Etiopía.

En Fiume, Carlo termina la escuela secundaria y se consagra por completo a las Humanidades, acudiendo a la Biblioteca Municipal del lugar. En 1939 se matricula en el Regio Istituto Universitario Orientale de la Universidad de Nápoles. Para costearse los estudios, da clases particulares de Latín y Matemática durante un año. 
En la frontera con Egipto, en 1940, Attilio es hecho prisionero por los ingleses y recuperaría la libertad al final de la guerra. Un año después, tras la invasión de las tropas italianas, las autoridades evacuan a la población italiana de Fiume y la familia envía a Carlo a Arcetri, en las cercanías de Florencia, para que alquile una casa. 
Carlo recibe la convocatoria para prestar servicio militar y, en julio de 1942, termina el curso para oficiales en Rieti. A finales de agosto de ese mismo año, se encuentra en un cuartel de Turín, en calidad de subteniente del 91º Regimiento de Infantería. Poco después del Armisticio del 8 de Septiembre, las tropas alemanas cercan el cuartel. Carlo logra huir y se dirige a Florencia para ver a su madre fugazmente. A la postre, se dirige a Turín y desde allí, junto a algunos compañeros, con pocos medios y sorteando numerosas vicisitudes, recala en Arezzo. Poco más tarde, se dirige a Cerbaia, donde asume el mando de una compañía de partisanos, con el nombre de guerra de Francesco. Los dirigentes de las tropas de Justicia y Libertad le asignan el mando de la 3º brigada Rosselli. 
En diciembre de ese mismo año, defiende en Roma, en la sede universitaria provisional, la tesis que había preparado durante largo tiempo. Se titulaba Los relatos de animales en las literaturas africanas orales. Merece las mejores calificaciones cum laude.

En 1944 los alemanes lo capturan en Toscana, en la localidad de San Felice, en los alrededores de Ema. Lo encierran en la prisión de San Giovanni al Monte de Bolonia. Arma en mano, Carlo toma parte en una fuga dramática y logra cruzar la Línea Gótica. Tras una corta estancia en la brigada comunista Estrella Roja, llega al frente cerca de Rifredi, en pleno extrarradio de la ciudad de Florencia, donde aguarda la avanzada de los Aliados. Poco después pasa a engrosar las filas aliadas, donde vuelve a formar el batallón partisano del que había sido nombrado comandante. 
Al final de la guerra, le otorgan la Medalla de Plata al Valor Militar por su desempeño durante la Resistencia. En colaboración con Antonio Predieri publica un libro sobre la Resistencia, que se intitula 11 de Agosto.

En 1946 Enrico Vallecchi le publica la primera novela, El Mejor y el Último. En aquel entonces, Carlo vive en Arcetri y trabaja en Florencia, en la Oficina de Propaganda y Desarrollo de la editorial Vallecchi. Al año siguiente se radica en Florencia, en la Vía Pietra Piana, donde comienza a redactar una obra literaria intitulada El muchacho, con vistas a participar en un premio literario que tendría lugar en Venecia. Es el núcleo primigenio de lo que luego había de convertirse en Fabrizio Lupo. A lo largo de esos años, Carlo comienza a expresar su homosexualidad, de la cual era consciente ya desde hacía tiempo y que había de convertirse en uno de los temas recurrentes de toda su obra. 
Con La difícil esperanza gana el Premio Paraggi. 
Comienzan sus viajes a París, donde entre 1949 y 1950 se hospeda en el Hotel Racine. En 1949 la editorial Du Rocher publica La difficile espérance. La traducción es de Lois Bonalumi. 
En 1950 conoce a Michel, quien en sus obras posteriores muy a menudo sería denominado "la Imagen", para transformarse en Laurent en Fabrizio Lupo. Con Michel transcurre unas cortas vacaciones en la Isla del Giglio y, a continuación, se establece en el Hotel Racine, donde concluye Fabrizio Lupo. Gana el Premio Charles Veillon por la edición francesa de El juego. Gracias al éxito de Le ciel et la terre, que Gabriel Marcel publica en la colección Feux Croisés de Plon, logra comprarse un apartamento en la Rue Chappe, en el barrio de Montmartre. 
Entre 1951 y 1953, tras los pasos de Michel, Carlo viaja a Canadá y a México. En este último país, en 1954, su relación concluye. Carlo se sume en un período de crisis depresiva y de progresivo alejamiento del catolicismo. 
Se radica en Ciudad de México, donde frecuenta a Diego Rivera, a la poetisa Guadalupe Amor, a Carlos Benítez, a Machila Armida, a José Benítez y a Rufino Tamayo. Vive solo en un apartamento del elegante barrio de Polanco. 
Comienza a escribir para el diario Hoy y, en 1955, en calidad de editorialista, trabaja para otro diario mexicano: Siempre. Juanito llega a su vida. Con él comparte un apartamento en la Calle Leonardo da Vinci y, más tarde, hasta fines de los años 70, la casa de Obrero Mundial. Junto a Rafael Giménez y Martín Luis Guzmán, participa en la creación de la librería Quartier Latin, centro de cultura ítalo-francesa del Distrito Federal.

En 1960 se convierte en enviado especial de algunos diarios italianos: en primer término, trabaja para el Corriere della Sera y luego para Il Giorno y La Nazione. Viaja por toda América Latina. En noviembre de 1966 se encuentra en Florencia, durante la dramática inundación que asoló la ciudad, acerca de la cual escribiría el ensayo Florencia 1966: aquí no ha pasado nada. 
Viaja con regularidad a Florencia, donde tiene una casa, en la zona de Sdrucciolo Pitti. La conservaría hasta el año 1955, en que la vende para comprar otra en Livorno, en alas del impulso de remontarse a sus orígenes. 
Tras la publicación de Documento 127, en 1970, su padre corta todo trato con Carlo, obligando a su mujer a hacer otro tanto. La causa de la ruptura es un episodio que Coccioli narra en la obra mencionada, rememorando que durante su estancia en Trípoli, el ordenanza, encargado de cuidar a los niños, los llevaba consigo a una casa de citas. 
En 1973 la publicación de Hombres en fuga pone en marcha la creación del movimiento de Alcohólicos Anónimos en Italia.

Su acercamiento a la religión judía, que comenzara a fines de los años 60 y que el autor describe en Documento127, culmina en 1976, año en que sale David. Con dicha obra, poco después gana el Premio Strega. Un año más tarde principia su colaboración con la revista mejicana Excelsior. 
En este período, Carlo comienza a pintar sobre lienzo, actividad que no había de abandonar nunca.

A principios de la década del 80, se siente cada vez más atraído por las religiones orientales. A través de una profundización apasionada, se acerca, en primer término, al hinduismo (La casa de Tacubaya, 1982) para arribar al "rellano" budista, en el que se quedaría – a su manera – hasta la muerte. 
En este período contrata a su servicio a Javier, a quien le unirían unos vínculos de afecto más y más intensos, que lo llevarían a adoptarlo como hijo único en 1993. 
Visita Texas y decide radicarse en la ciudad. Durante un viaje por Estados Unidos, escribe Pequeño Karma. En la localidad tejana de Laredo, sufre un grave accidente automovilístico en el que pierde la vida su perro Oliver. 
Tras el terremoto de 1985, que asola Ciudad de México, decide establecerse en San Antonio. No obstante, pronto regresa a la ciudad mejicana, a pesar de la fascinación que le suscitan los Estados Unidos. 

El 10 de julio de 1988 Carlos es víctima de un secuestro de cuño terrorista. Al final de un juicio que duró toda la noche, los secuestradores deciden incumplir las órdenes que llevan y le perdonan la vida. Las investigaciones posteriores no lograron aclarar nunca de quién provino la orden de secuestrarlo, ni los móviles de dicha acción. 

Carlo siguió escribiendo hasta sus últimos días. Enfermo y operado del corazón, siempre se sintió unido a su Ciudad de México, donde expiró serenamente el 5 de agosto de 2003. En sus últimos instantes, rechazó con amabilidad la extremaunción.