Ses créations s’inspirent souvent d’airs folkloriques d'Amérique latine ou de danses populaires : valses, javas, rumbas, tangos. Musique parfois répétitive et jouée au piano seul ou par de petites formations. Sa musique est indissociable des films de l'écrivaine Marguerite Duras.
En 1962, il s’installe à New York et s’introduit dans le milieu de l'avant-garde, alors en pleine effervescence créative.
En 1972, le compositeur fait un voyage à Paris où il retrouve le dramaturge et dessinateur argentin Copi. Il collabore avec Alfredo Arias — venant lui aussi de Buenos Aires — fondateur de la troupe de théâtre, TSE.
En 1973, Il attire l’attention de la romancière Marguerite Duras, devenue réalisatrice de films. Il devient son compositeur fétiche et la musique du film India Song le rend populaire. « La musique de Carlos d'Alessio […] m'entoure, m'habite comme à la première minute où j'ai entendu la musique de cet homme. » dit-elle. Leur collaboration s'avère fructueuse et durera jusqu’à son dernier film, Les Enfants, tourné en 1985.
En 1986, il crée le spectacle Home Movies au Théâtre de la Ville de Paris, avec la participation de la danseuse chorégraphe Caroline Marcade. Puis Jean-Pierre Jeunet fait également appel à lui, pour un court-métrage (Foutaises, 1989), puis pour son premier film populaire, Delicatessen, réalisé avec Marc Caro en 1991. Ce sera sa dernière œuvre. Il meurt du sida l’année suivante.
Musiques pour le théâtre
Luxe, d’Alfredo Arias, 1973.
L’Étoile du Nord, d’Alfredo Arias, 1974.
Omphalos Hôtel, de Jean-Michel Ribes, 1975.
L'Éden Cinéma, de Marguerite duras, 1977.
Succès, de Javier Arroyuelo et Rafael Lopez-Sanchez, 1978
