Der 1969 geborene Tessiner erlangt am Konservatorium in Bern in der Klasse von Prof. Branimir Slokar 1991 das Lehrdiplom für Posaune und zwei Jahre später den „Höheren Studienausweis“. Am gleichen Konservatorium beginnt er 1990 die Ausbildung zum Kappelmeister in der Klasse von Dr. Ewald Körner und besucht gleichzeitig weiterführende Studien bei Horst Stein in Basel, Ralf Weikert in Zürich und Gustav Kuhn in Mailand.

Als Blasmusikdirigent ist Carlo Balmelli in seinem Heimatkanton Tessin schon seit 1988 tätig. 1991 Gründer und Chefdirigent des Orchestra di Fiati della Svizzara Italiana. 1992 übernimmt er die Leitung der Stadtmusik Mendrisio, die er bis heute führt. Von 1997 bis 2004 dirigiert er die Brass Band Berner Oberland. Seit 2003 ist er der musikalische Leiter der Musikgesellschaft Konkordia Egerkingen und seit 2005 der Stadtharmonie Zürich Oerlikon-Seebach.

Carlo Balmelli engagiert sich daneben in der Nachwuchsförderung, sei dies als Leiter des Nationalen Jugendblasorchesters (1995-1997), als Musikschulleiter der Musikschule des Conservatorio della Svizzera italiana oder als Lehrer an verschiedenen Musikschulen im Tessin.
Als hoch geschätzter Experte war er zudem von 2001 bis 2004 Mitglied des Vorstands WASBE Schweiz und ist seit 1998 Mitglied der Musikkommission des Schweizer Blasmusikverbandes.

Carlo Balmelli ist zudem begehrter Gastdirigent (Blasorchester Aulos, Orchestre d’Harmonie de Friburg, Oberwalliser Blasorchester, Stadtmusik Zürich, Jugend Brass Band Forum Ostschweiz, Jugend Brass Band Graubünden, Jugendblasorchester der Zürcher Blasmusikverband, Blasorchesterwoche.ch, Civica Orchestra di Fiati di Milano), Brass Band Michelsamt und Zuzüger als Posaunist in verschiedenen Orchestern.