Carlo Gesualdo wurde in Neapel geboren. Er studierte Musik an der von seinem Vater Don Fabrizio von Gesualdo gegründeten Akademie, wo er die Werke von Giovanni Macque, Bartolomeo Roy und Pomponio Nenna hörte. Insbesondere Nennas Madrigale beeinflussten Gesualdos Stil.
Nach dem Tod seines älteren Bruders im Jahr 1585 wurde der Komponist Erbe des Gesualdo-Titels. Mit dem Titel kam eine arrangierte Ehe mit seinem Cousin, eine Ehe, die für beide Parteien eine Katastrophe war. Donna Maria d’Avalos, zweimal verheiratet, bevor sie Gesualdos Frau wurde, bevorzugte offen die Liebe eines anderen. Um seine Ehre zu rächen, befahl Gesualdo 1590, das schuldige Paar zusammen mit seinem zweiten Kind zu ermorden, dessen Legitimität verdächtig war.
1594 heiratete Gesualdo Eleonora d’Este, die Tochter von Alfons II., Herzog von Ferrara, an dessen Hof Torquato Tasso, Nicolò Vicentino und Luzzasco Luzzaschi lebten. Bei mehreren Gelegenheiten vertonte Gesualdo die Texte seines Freundes Tasso, dessen krankhafte Natur seiner eigenen so ähnlich war; und das Hören der chromatischen Experimente von Luzzaschi und Vicentino könnte die Richtung seiner eigenen musikalischen Entwicklung verstärkt haben. Gesualdo blieb 2 Jahre in Ferrara und unternahm häufig Reisen nach Florenz, wo er die Musik der Camerata hörte. Kurz vor dem Tod seines Schwiegervaters 1597 verließ Gesualdo Norditalien und kehrte nach Neapel zurück, wo er für den Rest seines Lebens blieb. Er starb am September. 8, 1613.
Gesualdos erhaltene Werke in der Sammelausgabe von Wilhelm Weismann und Glenn E. Watkins (Hamburg, 1957-) umfassen 19 sacrae cantiones für fünf Stimmen und 20 für sechs und sieben Stimmen, 27 Karwoche Responsories für sechs Stimmen und 125 Madrigale für fünf Stimmen. Die Madrigale waren nicht nur der zahlreichste Teil seiner Produktion, sondern wurden auch häufiger neu aufgelegt als die geistlichen Stücke.
Gesualdos melancholische Natur führte ihn oft zu Texten überwältigender Traurigkeit. Durch die Verwendung chromatischer Töne, die schon früher mit intensiven Gefühlen verbunden waren, erhöhte er die Ausdruckskraft der Poesie durch Musik. Obwohl seine chromatischen Passagen manchmal nur bildliche „Madrigalismen“ waren, skizzierte Gesualdo häufiger die Gesamtstimmung des Textes als einzelne Wörter. Er setzte Chromatik sowohl harmonisch als auch melodisch ein. Mit chromatischen Tönen konstruierte er zahlreiche der Mode fremde triadische Kombinationen und arrangierte sie dann auf unkonventionelle und aufregende Weise.
Chromatik in einer melodischen Linie war zu dieser Zeit natürlich nicht neu, aber Gesualdos übertriebener Gebrauch davon trug viel dazu bei, den modalen Kern seiner Stücke zu schwächen. Auf diese Weise dehnte er die Grenzen des alten Stils aus, auch wenn er in der Falte der Polyphonisten blieb. In diesem Sinne war Gesualdo konservativer als die Florentiner Camerata, eine Gruppe, die die älteren Strukturen absichtlich stürzte. Während ihre Experimente bis zum neuen monodischen Stil reichten, blieben Gesualdos chromatische Madrigale und Motetten die fiebrigsten und leidenschaftlichsten Beispiele der alten Praxis. Für einige bleibt Gesualdo ein bizarrer Experimentator, für andere ist er ein Genie, dessen Kunst erst jetzt die gebührende Anerkennung findet.