קארל לואיס היה אמור להשתתף במשחקים האולימפיים ב-1980 במוסקבה, אך החרם האמריקאי מנע זאת ממנו. שנה לאחר מכן, כשהיה בן 20 בלבד, הוא הוכיח לעולם מה הוא הפסיד כששיפר את שיאו בקפיצה לרוחק בחצי מטר וקבע 8.62 מ'. שנה לאחר מכן, אחת הקפיצות שלו בתחרות באינדיאנפוליס עברה את סימון 9 המטרים, אבל פסילה של סנטימטרים ספורים מנעה מלואיס (ומאיתנו) שיא עולם מדהים.
בשנת 1983 קארל לואיס הוביל את הנבחרת האמריקאית לאליפות העולם הראשונה באתלטיקה קלה שהתקיימה בהלסינקי. הוא סיים אותה עם טריפל מדהים שכלל זכיות ב-100 מטר, קפיצה לרוחק וריצת שליחים. באותה שנה הוא גם הפך לאתלט הראשון שירד מ-10 שניות ב-100 מטרים בגובה פני הים.
למשחקים האולימפיים שהתקיימו ב-1984 בלוס אנג'לס הגיע לואיס במטרה להשוות את שיאו של ג'סי אוואנס - 4 מדליות זהב באתלטיקה. הוא פתח את הקמפיין עם ניצחון בריצה ל-100 מטרים בזמן של 9:99 שניות.
לקארל לואיס לא היו מתחרים גם בגמר הקפיצה לרוחק בלוס אנג'לס 84' והוא הסתפק בקפיצה של 8.54 מטרים כדי לסמן וי על זהב שני. בהמשך הוא קבע 19:80 שניות ב-200 מטרים והוביל את רביעיית השליחים לניצחון כדי להשלים 4 מדליות זהב אולימפיות - אחד ההישגים הכי משמעותיים בהיסטוריה של הספורט האולימפי.
ב-1986 קארל לואיס פגש לראשונה את יריבו הגדול בקריירה, בן ג'ונסון, שגבר עליו במשחקי הרצון הטוב במוסקבה וקבע זמן מדהים של 9:95 שניות. באותה שנה גם רוברט אמייאן הסובייטי איים על השליטה של לואיס בקפיצה לרוחק.
בין הקמפיינים האולימפיים שלו ולצד גלי ההערצה בעולם, קארל לואיס ספג גם לא מעט ביקורות - הרבה בגלל המראה שלו והשמועות על היותו הומוסקסואל. לואיס מעולם לא יצא מהארון, אבל להרבה אנשים היו בעיות עם המראה שלו, אותו הגדירו כ"לא מאצ'ואי".
גם באליפות העולם ב-1987 קארל לואיס הפסיד את התואר שלו ב-100 מטרים לבן ג'ונסון שהדהים עם 9:83 שניות. גם בשנה שלאחר מכן לואיס לא יכול היה לספרינטר הקנדי שקבע 9:79 שניות באולימפיאדת סיאול. רק יומיים לאחר אותה ריצה האמת יצאה לאור: ג'ונסון נפסל על שימוש בחומרים אסורים ולואיס חזר להיות האתלט מספר 1 בעולם.
ב-1991 לואיס עמד במרכזה של אליפות העולם המרתקת בהיסטוריה. זה התחיל בריצת 100 מטרים אותה הוא ניצח עם שיא עולם של 9:86 שניות (שיאו האישי עד לפרישה), ובה לא פחות משישה רצים ירדו מעשר שניות.
זה המשיך עם הקרב הגדול ביותר בתולדות האתלטיקה שבו קארל לואיס דווקא הפסיד בבור הקפיצה לרוחק למייק פאוול, שקבע 8.95 מטרים ושבר את שיאו המדהים של בוב בימון מ-1968. לואיס עצמו הסתפק בשיא אישי של 8.87 מטרים, והתנחם בכך שמדובר היה בהפסדו הראשון בקפיצה לרוחק מזה עשר שנים.
ב-1992 לואיס לא הצליח להיכנס לנבחרת האמריקאית בריצות ל-100 ו-200 מטרים, אבל באולימפיאדת ברצלונה הוא נקם במייק פאוול עם ניצחון בקפיצה לרוחק, והיה שותף לתואר אולימפי נוסף עם רביעיית השליחים שכלל שיא עולם חדש.
אחרי ארבע שנים רגועות יחסית, קארל לואיס חזר בגיל 35 לאולימפיאדה הרביעית שלו שהייתה גם האחרונה. כשאומרים שאלוף אמיתי פורש בשיא מתכוונים גם לקארל לואיס, שרשם תואר אולימפי רביעי ברציפות בקפיצה לרוחק וסיים את הקריירה עם מדליה אולימפית עשירית (9 מהן זהב).
