Carlo Colombo nasce ad Olginate, allora in provincia di Como (oggi di Lecco) il 13 aprile 1909. Dopo aver frequentato i tre anni delle scuole tecniche presso il Collegio “De Amicis” di Cantù, nel 1922 entra nei Seminari milanesi dove rimane dalla IV ginnasio fino al conseguimento del dottorato in teologia (13 giugno 1931) presso la Pontificia Facoltà teologica di Milano, con sede a Venegono. Viene ordinato sacerdote il 19 settembre 1931.
Dal 1931 al 1934 insegna materie letterarie presso il Seminario ginnasiale di Seveso. Inizia nel frattempo la sua collaborazione al periodico «La scuola cattolica». Nel triennio 1935-1938 insegna filosofia nel Seminario liceale di Venegono. Dal 1936 collabora alla «Rivista di filosofia neoscolastica» e dal 1938 anche a “La rivista del clero italiano”, entrambe edite dall’Università cattolica di Milano. Nel 1938 ha inizio il suo insegnamento teologico, come professore di teologia dogmatica speciale nella Pontificia Facoltà teologica di Milano.
Verso la fine del secondo conflitto mondiale (1944-1945) riveste un ruolo di primo piano nella fondazione dell’Istituto superiore di studi religiosi, in Villa Cagnola di Gazzada. Dal 1960 sarà alla guida dell’Accademia ivi fondata dal cardinal Montini e composta da 40 membri ecclesiastici e laici.
Contemporaneamente svolge un’intensa attività pastorale a Milano come animatore di Gruppi di spiritualità familiare.
Nell’agosto del 1960 papa Giovanni XXIII lo nomina membro della Commissione teologica preparatoria del concilio ecumenico Vaticano II. Divenuto papa il cardinal Montini, con il nome di Paolo VI, Carlo Colombo ne sarà l’ascoltato consigliere teologico per tutta la durata dell’assemblea conciliare. Durante i primi due periodi del Vaticano II (1962-1963) Carlo Colombo riveste il ruolo di perito conciliare; eletto vescovo titolare di Vittoriana, il 7 marzo 1964, partecipa a pieno titolo, come padre conciliare, agli ultimi due periodi (1964-1965).
Dal 1962 Carlo Colombo è preside della Pontificia Facoltà teologica di Milano, con sede a Venegono, nonché prefetto degli studi teologici nello stesso Seminario. Nel 1967 la Facoltà trasferisce le proprie attività a Milano (piazza delle Crociate, ora piazza Paolo VI) e Carlo Colombo ne è il primo preside, fino alle dimissioni, rassegnate per raggiunti limiti di età nel 1985.
Dal 1964 al 1974 guida, in qualità di presidente, l’Istituto di studi superiori “Giuseppe Toniolo”, ente fondatore dell’Università cattolica di Milano; successivamente resterà membro e presidente onorario del medesimo ente.
Nel quinquennio 1969 – 1974 è membro della Commissione teologica internazionale; dalla fine del concilio fa parte della Commissione per la revisione del Codice di diritto canonico che concluse i suoi lavori nel 1982.
Dal 1974 al 1985 è vescovo ausiliare, prima del cardinal Giovanni Colombo, arcivescovo di Milano (fino al 1979), quindi del suo successore, cardinal Carlo Maria Martini.
Carlo Colombo muore in Milano l’11 febbraio 1991.