Carlos Federico Sepúlveda, geboren und aufgewachsen in Medellín, studierte bei Cecilia Espinosa und Lise Frank am dortigen Instituto Musical Diego Echavarría. Im An-schluss absolvierte er ein Studium in Chorleitung und Orchesterdirigieren bei Urs Lajovic, Günther Theuring, Erwin Ortner und Johannes Prinz an der Musikuniversität Wien, das er 2001 mit Auszeichnung abschloss. Nach einem Aufbaustudium in Theorie der Alten Musik an der Schola Cantorum Basiliensis war er seit 2005 ebendort Dozent für Theorie-Fächer und Studiengangsleiter sowie stellvertretender Leiter der Schola Cantorum Basiliensis (SCB). Seit Herbst 2022 ist er Mitglied des Leitungsteams der SCB.
Federico Sepúlveda ist Initiator der Master-Ausbildung in Musik an der Universidad Central in Bogotá und hat massgeblich dazu beigetragen, dass die historische Aufführungspraxis einen grösseren Stellenwert in der Musikausbildung in Kolumbien erhielt. Zudem ist er künstlerischer Leiter des Ausbildungsprojektes „Música antigua para nuestro tiempo“ (Alte Musik für unsere Zeit) in Kolumbien, das seit 15 Jahren von der Schola Cantorum und der Banco de la República durchgeführt wird.
Sepúlveda leitete u. a. den Wiener Kammerchor, das Orchester der Stadt Granada, das Nationale Symphonieorchester von Kolumbien, das Rundfunk-Symphonieorchester Wien, das Rundfunkorchester Bratislava und das Yucatan Symphony Orchestra. Er arbeitet mit zahlreichen Chöre und Ensembles und ist Leiter des Ensembles Ars Humana. Seit der Gründung des La Cetra Vokalensembles Basel durch Andrea Marcon im Jahr 2012 ist er dessen Leiter / Maestro al coro.
Gemeinsam mit Andrea Marcon studierte er zahlreiche Werke mit dem La Cetra Vokalensemble ein, u. a. die h-moll-Messe und die Johannes-Passion von J. S. Bach, Händels Messiah, Juditha Triumphans von Vivaldi, den Vespro di Natale von Monteverdi und Der Tag des Gerichts von G. Ph. Telemann.