Nació el 2 de enero de 1962 en Sahagún, León. Trabajó en labores del campo junto a su padre hasta que viaja a Salamanca, ciudad donde permaneció durante tres años colaborando en grupos de teatro semiprofesional.
En Madrid hizo estudios en la Escuela de Arte Dramático. Debutó como figurante en el filme “Viaje a ninguna parte” de Fernando Fernán Gómez(1986). Tras pequeños papeles en “Loco veneno” (1988) y “Bajarse al moro” (1989) tuvo su gran oportunidad con “Vacas” dirigida por Julio Medem (1992) el mismo director que le dio el papel ex-novio de Emma Suárez en “La Ardilla Roja” (1.993).
José Luis Garci lo dirigió en “Canción de Cuna” (1994), al que seguiría “Entre rojas” (1994, Azucena Rodríguez). En 1994, fue galardonado con el premio a la mejor interpretación masculina por encarnar a un terrorista de ETA en “Dias Contados” de Imanol Uribe.
El mismo año protagonizó “El detective y la muerte” junto a Javier Bardem. En 1996, rodó “El perro del hortelano” de Pilar Miró, una obra en verso, a la que siguió “Tu nombre envenena mis sueños” también de la misma directora.
Filmó de nuevo con Julio Medem “Tierra”. En 1997, Moncho Armendáriz lo dirigió en “Secretos del corazón”. En “Territorio Comanche” (1997) de Gerardo Herrero dio vida a un intrépido cámara de TV en plena guerra de los Balcanes, y en “Entre las piernas” (1998) de Manuel Gómez Pereira, trabajó junto a Javier Bardem y Victoria Abril.
Interpretó a un antiguo deportista en “El portero” (2000) dirigida por Gonzalo Suárez. En 2002 protagonizó junto a Iciar Bollaín “Nos miran”, la primera película de Norberto López, una historia de fantasmas pero también un drama en el que, según el director, un policía se encuentra, en otra dimensión, con lo que “siempre ha querido olvidar”.
En septiembre de 2004 Carmelo Gómez regresó a los escenarios teatrales de la mano de Josep María Flotats, quien le dirige y protagoniza junto a él ‘La cena’, de Jean Clude Briville, que recrea las conversaciones mantenidas entre los políticos Joseph Fouché y C. Maurice de Talleyrand en la Francia de 1815 tras la derrota en Waterloo.