Der in Essen geborene Bassbariton studierte zunächst Wirtschaftswissenshaften und parallel dazu Gesang bei Hendrikus Rootering. Nach Abschluss des Studiums engagierte ihn die Stuttgarter Staatsoper 1995 zunächst als Gast. In der Spielzeit 1997/98 wurde er festes Ensemblemitglied der Staatsoper Stuttgart.
Zu Beginn der Spielzeit 2000/01 wechselte er ins erste Bassfach nach Linz, wo er unter anderem Colline in La Bohéme, Don Alfonso in Cosi fan tutte und den Eremiten in Der Freischütz interpretierte.
In der Spielzeit 2004/05 war er Ensemblemitglied des Stadttheaters Freiburg. Hier sang er unter anderem die Partien des Lindorf, Coppelius, Doktor Mirakel und Dapertutto in Hoffmanns Erzählungen, Raimondo in Lucia di Lammermoor und den Doktor in Wozzeck.

Darüber hinaus gastierte der Sänger unter anderem bei den Gergiev-Festspielen in Rotterdam, an der Bayerischen Staatsoper sowie an der Volksoper in Wien. 2003 debütierte Carsten Wittmoser als Landgraf in Tannhäuser an der Staatsoper Berlin. Er wirkte bei einer konzertanten Aufführung von Richard Strauss´ Daphne in der Kölner Philharmonie mit, dirigiert von Semyon Bychkov, die auch auf CD für Decca eingespielt wurde. Unter der Leitung von Dennis Russel Davies sang er beim Brucknerfest in Linz den Fafner in Das Rheingold. 2006 sang er König Marke in einer konzertanten Aufführung von Tristan und Isolde am Volkstheater Rostock.
Als Konzertsänger arbeitete Carsten Wittmoser bereits mit Helmuth Rilling und Martha Argerich. 2005 debütierte er im Wiener Musikverein unter Ton Koopman.
Im Sommer 2006 gehörte er zu den Finalisten des International Wagner Competition der Seattle Opera. Dem folgte ein Engagement als Ramfis in Aida, mit dem Carsten Wittmoser im Sommer 2008 an der Seattle Opera sein USA Debüt gab.
Carsten Wittmoser sang in Sommer 2009 bei den Tiroler Festspielen unter der Leitung von Gustav Kuhn Pogner in Die Meistersinger von Nürnberg sowie Rocco in Fidelio.
Seit der letzten Spielzeit erweitert Carsten Wittmoser sein Repertoire um Rollen des dramatischen Bariton- und Heldenbaritonfachs. So singt er unter anderem an der komischen Oper Berlin die Bösewichte in Hoffmanns Erzählungen sowie den Germont in Traviata. In der Zukunft wird er unter anderem an der komischen Oper als Pizarro zu hören sein. Er debütierte 2009 am Bremer Opernhaus als Simone in Eine florentinische Tragödie von Zemlinsky.
Im September 2010 wird Carsten Wittmoser sein Debüt in Südamerika geben. Er singt an der Opera Bogotá den Germont in Traviata.