MEXICO ABSOLUTA
Selección de México
El 12 de septiembre de 2007 debutó con la selección mayor en un amistoso contra la Selección de Brasil, entrando de cambio en el segundo tiempo junto con su compañero Giovani Dos Santos.
El miércoles17 de octubre de 2007 Carlos Vela anotaría su primer gol ante la Selección de Guatemala al minuto 30 tras un remate perfecto con la derecha gracias a un pase de César Villaluz para poner el empate en el marcador, aunque México terminaría cayendo con un marcador de 3-2. Su segundo gol lo marcó el domingo9 de junio del mismo año contra la Selección de Perú en un escandaloso 4-0 a favor de los aztecas. El gol se produjo cuando en una pelota dividida techo al guardameta de Perú simplemente para que Carlos anotara el 3-0 en ese momento.
Eliminatoria Mundialista 2010
El domingo15 de junio de 2008 debutó con la selección en las eliminatorias rumbo al Mundial de Sudáfrica 2010. En ese mismo partido marcó su primer gol ante la Selección de Belice, este fue producto de un remate después de un tiro a balón parado, también es su tercer gol con la Selección de México. Seis días después, en el partido de vuelta contra Belice, Vela marcó su segundo gol en las eliminatorias y cuarto con el seleccionado mexicano. Carlos abrió el marcador con su gol tempranero en el cual consistió en una jugada personal del mismo finalizando con un remate a portería. El encuentro terminó 7-0 favorable a la Selección de México (9-0 el marcador global).
El 10 de octubre del 2009, Carlos Vela participó con el equipo mexicano en el duelo contra El Salvador, realizado en el Estadio Azteca. El jugador del Arsenal de Inglaterra consigue una asistencia de gol y logra la anotación del triunfo de 4-1 ante La Selecta. Dicha victoria aseguró el pase de México al Mundial de Sudáfrica 2010.