Carlos Tatay dispute deux séries de front dès 2018 : le FIM CEV Repsol Moto3™ et la Red Bull MotoGP Rookies Cup, où il sera récompensé d’une victoire, de trois autres podiums et d’une cinquième place finale. Mais le Valencien fit encore mieux l’année suivante, puisqu’il y sera sacré avec pas moins de neuf podiums au total. Des progrès qui se font sentir également en terres espagnoles et pour cause, il termine dauphin de Jeremy Alcoba. Parallèlement, l’Espagnol prend trois départs en mondial Moto3™, deux d’entre eux se solderont par des points. En 2020, il est ainsi titularisé au sein du team Reale Avintia Racing et signera deux Tops 10. Quatre autres viendront s’ajouter à son compteur courant 2021. Hélas, il manquera aussi trois courses à cause d’une blessure au pied droit. Résultat, il stagnera au classement. Il revêtira à présent les couleurs du team CFMOTO Racing PrustelGP.