2013: europei e mondiali

Il 16 e 17 marzo 2013 compete all'Internationaux de France, tappa valida per il circuito di Coppa del mondo. Dopo la prima giornata di gara, Carlotta riesce a qualificarsi a trave e corpo libero dove vince rispettivamente l'oro (14.300), davanti alla connazionale Vanessa Ferrari, e il bronzo (13.733), dietro alla russa Ksenia Afanasyeva e alla rumena Diana Bulimar. L'11 aprile insieme a Vanessa Ferrari, Elisa Meneghini e Giorgia Campana viene convocata per partecipare ai Campionati europei di Mosca.[51][52] Durante le qualificazioni compete solo a trave e corpo libero, entrando in finale rispettivamente col terzo (14.200) e sesto punteggio (13.800). Il 21 aprile, nell'ultima giornata di gara, esegue un buon esercizio a trave (14.066) e si posiziona al quarto posto, dietro alla russa e prima riserva Anastasia Grishina che vince il bronzo. Al corpo libero migliora il suo punteggio di qualifica e finisce quinta (14.216). A causa dell'esame di maturità Carlotta non partecipa, nel 2013, né ai campionati assoluti di Ancona né ai XVII Giochi del Mediterraneo. Ad ottobre partecipa, con Vanessa Ferrari, Francesca Deagostini e Alessia Leolini ai Campionati del Mondo di Anversa. Il 2 ottobre, nella gara di qualificazione, gareggia su tutti e quattro gli attrezzi, ottenendo a trave 14, 216 punti, al volteggio 13,866, al corpo libero 13,466, alle parallele 13,400. Riesce così a qualificarsi alla finale all-around individuale e alla finale di specialità a trave, rispettivamente con il quattordicesimo e il settimo punteggio, diventando così la quinta ginnasta nella storia dell'artistica femminile italiana a conquistare la partecipazione alla finale mondiale a trave. Il 4 ottobre, nella finale all-around termina in undicesima posizione (volteggio: 14,333, trave: 14,100, corpo libero: 13,733, parallele: 13,233). Il 6 ottobre gareggia nella finale di specialità a trave: con 14,283 punti si colloca in quinta posizione.