Carlos Segura és llicenciat en Matemàtiques (Premi extraordinari), graduat en Història de l'Art i doctor en Didàctica de la Matemàtica (Premi extraordinari). Actualment treballa com a Professor Ajudant Doctor (PAD) en el Departament de Didàctica de la Matemàtica de la Universitat de València. 
Carlos Segura ha treballat com a professor d'ensenyament Secundari (2010-2015) i com a assessor de formació en l'àrea de Matemàtiques, Ciència i Tecnologia per a la Conselleria d'Educació (2015-2023). També va ser professor associat en el Departament de Didàctica de la Matemàtica des de 2015 a 2023, quan es va incorporar com PAD. 
La seua investigació se centra en l'Educació Matemàtica; en particular, en la modelització i aplicacions en l'ensenyament de les matemàtiques, i en la resolució i plantejament de problemes (ús de múltiples estratègies, flexibilitat, errors i dificultats, aspectes afectius). També s'interessa pel coneixement especialitzat del docent de matemàtiques. Ha publicat en revistes d'alt impacte en l'àrea i presentat comunicacions en els principals congressos internacionals i nacionals d'educació matemàtica. Ha realitzat estades de recerca a Harvard University i a la Universitat Autònoma de Barcelona.
S'ha implicat en diferents projectes relacionats amb l'ensenyament de les Matemàtiques. Així, ha participat en el projecte d'estimulació de talent matemàtic Estalmat CV i  forma part de l'equip organitzador del concurs IMMC-Spain, dirigit a estudiants de secundària i batxillerat. Ha impartit i coordinat nombrosos cursos de formació contínua del professorat, per a tots els nivells educatius, amb el Cefire CTEM. A més, forma part de la Comissió d'Educació de la Real Sociedad Matemática Española.