Wendy nació como Walter en Rhode Island, Estados Unidos. A los seis años ya tocaba el piano prodigiosamente y antes de salir del colegio la firma Westinghouse le dio un premio por haber construido un computador casero. Estudió física y matemáticas en la Universidad de Brown y luego un máster en composición en Columbia.
Con 22 años llegó a Nueva York con su privilegiado cerebro ya embarcado en la creación de sonidos electrónicos de vanguardia para esos años. Ahí conoció al ingeniero Robert Moog, fabricante de sintetizadores, y se convirtió en su asesor y cliente. Con un sintetizador de esa marca fue que en 1968 grabó Switched-on Bach, un disco donde interpretaba algunas de las piezas del compositor alemán. El álbum fue un éxito total; vendió medio millón de copias y se ganó tres Grammy.
Después Carlos trabajó con el cineasta Stanley Kubrick componiendo la música para La Naranja Mecánica. Esas melodías clásicas electrónicas que acompañaron varias escenas de la película y que todavía nos perturban son creación de Wendy Carlos. Pero también tuvo que lidiar con el genio obsesivo del director y hacer varios cambios y readaptaciones que finalmente no aparecieron en la cinta. Meses después del estreno lanzó su propia versión de la banda sonora.
Por esos años también pasó por su proceso de reasignación de sexo y comenzó a ser Wendy, asunto sobre el cual prefiere no referirse porque no tiene que ver con su trabajo y porque todavía dice arrepentirse de la entrevista que dio a la revista Playboy en 1979 y en la cual no se abordó el tema de la manera adecuada.
Wendy volvió a trabajar con Kubrick para la creación de la banda sonora de El Resplandor (1980) y también compuso la música de Tron, película de Disney (1982). Más tarde, en su álbum Beauty In The Beast (1986) Carlos experimentó con sus sintetizadores Synergy usando un sistema de afinación alternativo que inventó para el álbum.
Wendy Carlos fue una verdadera pionera y tuvo un rol clave popularizando tanto la música clásica como la electrónica. A sus 79 años sigue dedicada a componer música.