Tras formarse en las juveniles de San Lorenzo, Bilardo debutó en 1958 en el Ciclón, etapa donde jugó por cuatro años y logró un campeonato local en 1959.
Luego fue traspasado al Deportivo Español, para más tarde recaer en Estudiantes de La Plata.
Jugaría allí hasta 1970, donde tras ser relegado por el mismo Zubeldía, se retiraría del fútbol.
Luego de renunciar en 1990, tuvo etapas en Sevilla y Boca Juniors hasta su retorno a Estudiantes en 2004, que tras salvarlo del descenso, anunciaría su retiro definitivo.
[6] Curiosamente, para el equipo local jugaban Carlos Timoteo Griguol y Osvaldo Zubeldía, personajes claves en la carrera de Bilardo.
El último partido tuvo la particularidad que Carlos Pachamé, compañero de Bilardo, fue expulsado del partido tras darle un puñetazo al propio Bilardo, que lo había insultado por haber lanzado un tiro libre con rapidez.
Esto permitió a Estudiantes poder disputar la Copa Intercontinental ante el Manchester United de Matt Busby, que contaba en sus filas con George Best y Bobby Charlton.
En la vuelta el Pincha empató 1 a 1 en una verdadera batalla campal y se coronó campeón del mundo.
Allí estuvo solo un mes porque, debido a los malos resultados, el primer entrenador eligió irse.
[23]Para contrarrestarlo Lorenzo evitó que Bilardo pudiera presenciar los entrenamientos de Boca; sin embargo, el entrenador del equipo colombiano se subió al alambrado de las instalaciones junto a fotógrafos para observar a sus rivales.
[24] A nivel local, el equipo consiguió dos segundos puestos en sus dos años al mando, quedando detrás de Junior y Millonarios.
Como el club debía muchas deudas, Bilardo redujo su plantel a apenas 15 jugadores para no tener costos.
Su proceso fue duramente criticado por sus jugadores y los medios por su meticulosa forma de encarar los partidos.
[30][31] En diciembre de 1981, Bilardo acordó regresar a Estudiantes, que durante ese año, había peligrado con el descenso.
[34] Bilardo le dedicó el campeonato a su mentor, Zubeldía, que justamente había fallecido en diciembre de 1982.
El equipo fue capitaneado por Diego Maradona, a quien Bilardo nombró en detrimento de Daniel Passarella.
El nuevo sistema de juego impuesto por Bilardo, compuesto por tres defensores, cinco centrocampistas y dos delanteros, asombró al mundo, al punto que la revista inglesa World Soccer lo reconoció como el último sistema táctico del siglo XX.
Argentina llegó a ese mundial con un equipo diezmado por las lesiones, en el que se encontraban parte de las grandes figuras que en 1986 lograron la Copa del Mundo, junto a jóvenes jugadores como Claudio Paul Cannigia, Sergio Goycochea y Pedro Troglio.
Argentina, sin Claudio Caniggia, Julio Olarticoechea, Ricardo Giusti y Sergio Batista, suspendidos; Oscar Ruggeri, lastimado (siendo reemplazado al finalizar el primer tiempo por Pedro Monzón, quien sería expulsado más tarde) y Diego Armando Maradona con una lesión en el tobillo que atentó contra su rendimiento en toda la Copa; cayó en la final 1 a 0 ante Alemania Occidental con un gol a cinco minutos del final, tras un penal, es de resaltar que Argentina estaba con 9 hombres por las expulsiones de Gustavo Dezotti y Pedro Monzón.
Esta versión fue confirmada por Maradona,[36] pero siempre desmentida por Carlos Bilardo, así como por Julio Grondona.
Bilardo estuvo en el cargo solamente cuatro fechas, habló con los jugadores sobre la situación del equipo y regresó a la Argentina.
Sin embargo, en las tres últimas fechas no logró ganar y obtuvo finalmente el quinto puesto.
Cinco victorias y cuatro empates en nueve fechas evitaron el temido descenso.
[44][45] Carlos Bilardo se consideró un aprendiz del entrenador Osvaldo Zubeldía durante su etapa como jugador en Estudiantes de La Plata.
Tras su retiro en 1970, Carlos sería elegido por sus compañeros para salvar del descenso al Pincha, logro que obtuvo.
Antes de su llegada a la Selección Argentina, obtuvo reconocimiento por tener una muy pragmática idea de hacer jugar sus equipos, una mentalidad contraria a la que practicaba la selección albiceleste en aquella época, liderada por César Luis Menotti.
Con este trabajado sistema táctico logró ganar la Copa del Mundo 1986 y alcanzar la final en Italia 1990.
Lógicamente para emplear este sistema primero trató de elegir los futbolistas adecuados para llevar a cabo la tarea.
A pesar de eso nunca lograría una gran popularidad y pocos equipos lo continuaron empleando.
Exfutbolistas suyos como Oscar Ruggeri, Jorge Burruchaga, Sergio Batista y Ricardo Giusti le entregaron personalmente la distinción en su domicilio de Buenos Aires.