Giancarlo Carloni è nato nel 1940 ad Urbino, dopo aver frequentato la Scuola del Libro (che a quel tempo era collocata in ambienti del Palazzo Ducale), nel 1957 va a Milano e lavora come scenografo alla Gamma Film , dove realizza Caroselli in animazione.
Nel 1963 insieme a Giulio Cingoli, Nicola Falcioni e Margherita Saccaro, fonda lo Studio Orti, dove si realizzeranno sigle TV e Film pubblicitari cartoon.
Nel 1969 lascia lo Studio Orti (orientato nel tempo a produzioni dal vero) e apre lo Studio INK con altri illustratori: Giovanni Mulazzani, Libero Gozzini, Michel Fuzellier, Juan Ballesta e Tomislav Spikic. Nello studio vengono realizzate illustrazioni per campagne pubblicitarie commissionate dalle più grandi agenzie nazionali e internazionali, continuando nello stesso tempo a realizzare film pubblicitari in animazione.
Nel 1984 si separa dallo Studio INK e, insieme a Giovanni Mulazzani, apre una nuova casa di produzione, la MIX FILM dove, con collaboratori come Gianluigi Toccafondo, Simona Mulazzani e Marco di Domenico, oltre alle illustrazioni, si realizzano film d’animazione con nuove sperimentazioni grafiche che verranno premiate in vari festival, come il Festival Internazionale del Cinema d’animazione di Annecy.
Anche il figlio Alessandro Carloni (regista di Kung Fu Panda 3) allora molto giovane, collabora con il padre disegnando e dirigendo alcuni corti in animazione.
Nel 2012 Giancarlo Carloni lascia Milano e ritorna nella sua casa natale ad Urbino, dove risiede quando non si trova a Los Angeles o Berlino dove vivono i figli e dove mantiene contatti di lavoro.
