Cursó los estudios de Ingeniería Agronómica en la Escuela de Madrid, obteniendo el título en 1922. Desarrolló su labor profesional como ingeniero, primero en tareas de colonización y, más tarde, en el Servicio de Cultivo y Fermentación del Tabaco en su ciudad natal hasta 1936. Publicó diversos trabajos sobre las plagas que afectan a los productos agrícolas almacenados, en particular granos y tabaco, así como sobre los tratamientos para combatirlas. Publicó, también, algunos trabajos sobre aprovechamientos secundarios del tabaco y sobre la construcción de instalaciones para la extracción de la nicotina. Se afilió, tempranamente, a Falange Española participando de manera destacada en la actividad política de dicha organización.
Al producirse la sublevación militar en julio de 1936 fue destituido de su cargo por el Gobierno de la República en agosto de dicho año y, más tarde, fue detenido y encarcelado en el buque Marqués de Chávarri. Tras la ocupación de Málaga por las tropas nacionales fue liberado el 8 de febrero de 1937, iniciando una activa vida política.
Fue designado gestor del Ayuntamiento de Málaga y presidente de la Cámara Agrícola, y en 1938 nombrado delegado provincial de Sindicatos de Málaga.
Por su trayectoria profesional, anterior a la guerra, fue nombrado director del Servicio Nacional de Cultivo y Fermentación del Tabaco, siendo ministro de Agricultura otro destacado militante falangista, Miguel Primo de Rivera y Sáenz de Heredia. En la vertiente más puramente política ocupó el cargo de vicesecretario nacional de Ordenación Económica de la Delegación Nacional de Sindicatos y formó parte de la Secretaría Política de la Secretaría General del Movimiento, siendo ministro José Luis de Arrese, otro falangista de la “vieja guardia”. En 1942 fue nombrado subsecretario de Agricultura y en 1945 ministro del ramo. Su llegada al Ministerio se produce con el cambio de Gobierno que hace Franco como consecuencia del final de la Segunda Guerra Mundial, con la victoria de las potencias aliadas. Fue un momento extremadamente delicado para la supervivencia del Régimen y el cambio de gobierno intentó hacer frente a la nueva situación presentando un ejecutivo menos comprometido con las potencias derrotadas. Desde el punto de vista de las responsabilidades del Ministerio la situación era muy complicada. Fracasada la política autárquica e intervencionista, hundida la producción agraria y el nivel de consumo alimenticio y con un mercado negro en plena efervescencia, se necesitaba dar un decidido impulso a la producción agraria y resolver definitivamente el problema del hambre y la subalimentación.
El nuevo ministro intentó, con escaso éxito, resolver los problemas que impedían el despegue de la producción agrícola, en gran medida porque la causa de los mismos radicaba en la propia vocación autárquica del Régimen reforzada, ahora, por el aislamiento internacional.
La principal medida de reforma de la agricultura llevada a cabo por el nuevo Estado había sido la ambiciosa Ley de Colonización de Grandes Zonas, aprobada en 1939 y totalmente fracasada. Tras diversas normas que intentaron, sin éxito, impulsar la colonización, se aprobó, finalmente, en 1949, la Ley de 21 de abril sobre colonización y distribución de la propiedad en las zonas regables. Esta norma fue la base que permitió, aunque ya en el ministerio de Rafael Cavestany, llevar a cabo una significativa obra colonizadora. En lo que concierne a los abastecimientos de productos alimenticios la situación no mejoró. La cosecha de trigo de 1946, al margen de los problemas de ocultación, fue auténticamente catastrófica. Paradójicamente para un Régimen que se había marcado como norte el logro de la autarquía, la solución al problema del hambre vino del exterior, primero gracias a las importaciones de alimentos de Argentina derivadas de la firma del Protocolo Franco-Perón, más tarde por la adhesión de España al Convenio Internacional del Trigo y, finalmente y de manera definitiva, por las importaciones de productos agrícolas de Estados Unidos cuyo Gobierno negociaba ya una aproximación al Régimen de Franco en el nuevo marco internacional de guerra fría.
En los años finales del ministerio de Carlos Rein se llevaron a cabo, igualmente, algunos tímidos intentos de flexibilizar el rígido sistema de intervención, como la introducción de los cupos excedentes para fomentar la producción agraria, que tuvieron escasos resultados.
Carlos Rein Segura fue cesado de su cargo en el cambio de gobierno de julio de 1951, siendo sustituido por el también militante falangista Rafael Cavestany y de Anduaga, recuperando su anterior cargo de director del Servicio Nacional de Cultivo y Fermentación del Tabaco. En noviembre de 1951 presidió la Delegación Española en la Asamblea General de la FAO, celebrada en Roma y en la que nuestro país fue admitido como miembro de este organismo de la ONU. Fue procurador en Cortes por designación directa del Jefe del Estado desde la primera legislatura en 1943 hasta 1967 y consejero nacional del Movimiento desde 1945. Recibió numerosas distinciones y ocupó diversos cargos en empresas públicas y privadas, entre ellos los de consejero de Tabacalera Española S. A., presidente de John Deere, S. A., presidente de Reunión S. A., presidente de Hierros y Aceros de Jaén S. A., y consejero del Banco Exterior de España.
