Nació el 9 de junio de 1955 en la ciudad de Aguascalientes. Tiene una licenciatura en Matemáticas por el Tecnológico de Monterrey, una maestría en Matemáticas por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV) del Instituto Politécnico Nacional, y maestría y doctorado en Economía por la Universidad de Wisconsin-Madison.
Es investigador nacional nivel III en el Sistema Nacional de Investigadores desde 2004, así como miembro de la Academia Mexicana de Ciencias desde 2007. Ha publicado ocho libros de economía, tres como autor y cinco como editor o coordinador, así como dos obras literarias. Es autor de varias docenas de artículos que han aparecido en revistas de prestigio internacional. Su prueba de normalidad multivariada es empleada de manera rutinaria en paquetes econométricos tales como E-Views. A fines de 2014 las citas científicas a sus artículos excedían las 700 y su índice-H era igual a 11, de acuerdo con Google Scholar.
Carlos Manuel Urzúa Macías ha investigado sobre temas muy variados de la economía tanto mexicana como internacional, tales como la política de gasto público, la incidencia de las reformas tributarias, la competencia económica, la situación de pobreza, el fechado de los ciclos económicos, las políticas monetarias y cambiarias, los términos de intercambio entre países y la historia de las relaciones de México con organismos financieros internacionales.
Como catedrático, fue profesor-investigador de El Colegio de México durante el periodo 1989-2000. Fue además el director fundador de la Escuela de Graduados en Administración Pública y Política Pública (EGAP) del Tecnológico de Monterrey, Campus Ciudad de México, de 2003 a 2013. Ha sido profesor visitante en una decena de universidades nacionales y extranjeras, destacando entre estas últimas las universidades de Georgetown (1986-1988) y Princeton (1988-1991). En su carácter de servidor público, fungió como Secretario de Finanzas del Gobierno del Distrito Federal durante el periodo 2000-2003.
Actualmente es profesor-investigador en la Escuela de Gobierno y Transformación Pública del Tecnológico de Monterrey.