Carlos Federico Sepúlveda, geboren und aufgewachsen in Medellín, studierte bei Cecilia Espinosa und Lise Frank am dortigen Instituto Musical Diego Echavarría. Im Anschluss absolvierte er ein Studium in Chorleitung und Orchesterdirigieren an der Musikuniversität Wien, das er 2001 mit Auszeichnung abschloss. Nach einem Aufbaustudium in Theorie der Alten Musik an der Schola Cantorum Basiliensis ist er seit 2005 dort Dozent für Theorie-Fächer und Studiengangsleiter. Seit 2016 ist er der stellvertretende Leiter der Schola Cantorum Basiliensis (SCB).
Sepúlveda leitete u. a. den Wiener Kammerchor, das Orchester der Stadt Granada, das Nationale Symphonieorchester von Kolumbien, das Rundfunk-Symphonieorchester Wien, das Rundfunkorchester Bratislava und das Yucatan Symphony Orchestra. Er arbeitet mit zahlreichen Chören und Ensembles zusammen und ist Leiter des Ensembles Ars Humana. Seit der Gründung des La Cetra Vokalensembles Basel durch Andrea Marcon im Jahr 2012 ist er dessen Leiter (Maestro al coro). Gemeinsam mit Andrea Marcon studierte er zahlreiche Werke mit dem La Cetra Vokalensemble ein, u. a. die h-moll-Messe und die Johannes-Passion von Johann Sebastian Bach, Händels Messiah, Juditha Triumphans von Vivaldi und Der Tag des Gerichts von Telemann.
