Nació en la ciudad de México en 1934. Estudió la licenciatura, maestría y doctorado en biología en la Facultad de Ciencias de la UNAM, y el posdoctorado en Neuroendocrinología en el  Brain Research Institute, de la Universidad de California, EU. Fundador de la Universidad Autónoma Metropolitana, dirige el Laboratorio Tlaxcala, del Cinvestav.

Sus investigaciones se han centrado en dos líneas principales: la neuroendocrinología de la lactancia y la  ovulación, por un lado, y la regulación neurohormonal de las conductas reproductivas, sexual y maternal en los mamíferos, por otro. Esta segunda línea de investigación se ha extendido al ser humano, y su libro The Science of Orgasm, editado por John  Hopkins University Press, en colaboración con Barry Komisaruk y Beverly  Whipple, fue objeto de excelente acogida por el ámbito académico internacional. También ha sido uno de los líderes en el estudio de la significación funcional del metabolismo de las hormonas esteroides en el cerebro.

Fundador del departamento de Investigación Científica del Instituto Mexicano del Seguro Social, fue pionero de la Universidad Autónoma Metropolitana. Desde hace 24 años ha dirigido el Laboratorio de Tlaxcala, pilar de la investigación y la educación superior de la Universidad Autónoma de Tlaxcala.

Ha recibido los premios de la Academia de la Investigación Científica; “Salvador Zubirán” de la Sociedad Mexicana de Endocrinología y Nutrición; a la Descentralización de la Ciencia de la Sociedad Mexicana para el Progreso de la Ciencia y la Tecnología. Es doctor Honoris Causa por la Universidad Autónoma Metropolitana y por la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Asimismo, dos distinciones llevan su nombre: la Cátedra “Carlos Beyer” en la UAM, y recientemente el Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal ha instituido el Premio “Carlos Beyer” dentro de los Premios Ciudad Capital: Heberto Castillo Martínez. Recibió el Premio Nacional de Ciencias y Artes 2007.

El impacto de su trabajo en el área de la neuroendocrinología del comportamiento se avala por las más de 4,000 citas que han recibido sus trabajos. Numerosas instituciones han reconocido su experiencia en el campo de la Biología de la Reproducción al invitarlo como asesor o consultor de sus programas, entre esas instituciones figuran: la Organización Mundial de la Salud, la Fundación Ford, el Banco Internacional de Desarrollo y el Comité de Reproducción Humana de la Cámara de Representantes en Washington.