Карлес Пуйоль провел всю свою профессиональную карьеру в Барсе, но начинал с локальной командой Пуэбла Де Сегур. В ранние годы имел большие надежды и в 1995 году, когда ему было 17 лет он вступил в молодежную систему ФК Барселоны и переехал в Ла Масию. Он очень быстро стал основным игроком в защите Барсы Б и 2 октября 1999 года совершил свой долгожданный дебют в первой команде. С этого момента, Пуйоль стал регулярно играть в первой команде клуба, часто изначально, выходя на замену. Благодаря его универсальности и его желанию проделывать тяжелую работу, он также адаптировался к игре в центре обороны, позиции, на которой, в конце концов утвердился, как игрок Барсы и национальной сборной.

Пуйолю пришлось ждать до сезона 2004/05 годов, чтобы выиграть свой первый крупный трофей с Барсой. Он был капитаном клуба и ключевым игроком команды Франка Райкаарда, которая претендовала на чемпионский титул в этом сезоне, Пуйоль держал в руках трофей около передней части болельщиков на Камп Ноу. Успех продолжился, когда в следующем сезоне Барса сохранила чемпионский титул и претендовала на кубок Лиги Чемпионов в Париже. Во время эпохи Хосепа Гвардиолы в качестве тренера, Пуйоль продолжал играть важную роль в Барсе, прежде чем травмы не дали ему играть на прежнем уровне в последних двух сезонах. Когда он, наконец, решил повесить бутсы на гвоздь, только Чави сыграл больше игр за клуб в официальных соревнованиях чем Карлес.

Кроме трофеев и индивидуальных наград, карьеру Карлеса Пуйоля также будут помнить за знаковые жесты. В частности, выделяются: Поцелуи капитанской повязки в исторической победе 6-2 в 2009 году на Сантьяго Бернабеу и когда позволил Эрику Абидалю поднять трофей Лиги Чемпионов в 2011 году на Уэмбли.