Carlo Tognoli nacque a Milano il 16 giugno 1938, da Mario e Augusta Valina.
Iscritto alla Sezione Monforte del PSI nel 1957, all’indomani dell’invasione sovietica dell’Ungheria, aderì con entusiasmo al nuovo corso autonomista di Pietro Nenni: una scelta maturata sui banchi dell’Istituto tecnico chimico industriale “Molinari”, cui aveva contribuito il confronto con i compagni di classe Giovanni Baccalini e Giorgio Gangi (cui l’avrebbe legato per anni un rapporto di profonda amicizia, oltre che di collaborazione), «sulla base – avrebbe ricordato lo stesso Tognoli – di un generico orientamento socialista». Sui tre studenti aveva pesato, inoltre, l’influenza dell’allora segretario provinciale Guido Mazzali, figura chiave dell’autonomismo socialista milanese.
Conseguito il diploma di perito chimico nel 1957, si impiegò presso uno stabilimento farmaceutico milanese, conciliando per alcuni anni il lavoro in azienda e gli studi di economia all’Università Bocconi. Tra i suoi docenti ci furono gli economisti Tancredi Bianchi, Giovanni Demaria, Ferdinando Di Fenizio e Libero Lenti, il giurista Mario Rotondi, il matematico Francesco Brambilla e il medievista Armando Sapori, allora rettore dell’ateneo milanese. Lasciò anticipatamente l’università nel 1963, dopo aver sostenuto diciannove esami, per dedicarsi a tempo pieno all’impegno politico.
Attivo nella Federazione giovanile socialista dal 1958 al 1962, fece la sua prima esperienza di amministratore a Cormano, cittadina dell’hinterland settentrionale dove fu consigliere comunale dal 1960 al 1970. Vicino al nuovo segretario provinciale Bettino Craxi, designato nel 1963, nel 1964 divenne responsabile della Sezione stampa e propaganda della Federazione milanese del PSI. Tra il 1969 e il 1970 fu segretario cittadino del PSI a Milano e vicepresidente della locale Società aeroportuale (SEA).
Eletto in Consiglio comunale a Milano nel 1970, fu assessore con delega all’assistenza nella giunta di centro-sinistra guidata dal sindaco socialista Aldo Aniasi, quindi nel 1974 assunse la delega al demanio e al patrimonio. Rieletto alle amministrative del 1975, fu assessore ai lavori pubblici nella nuova giunta di sinistra: una maggioranza inedita, fondata sulla convergenza programmatica tra socialisti, comunisti e demoproletari, cui contribuirono anche i voti espressi da tre consiglieri fuoriusciti dal PSDI, capeggiati da Paolo Pillitteri, e dai democristiani Francesco Ogliari e Pier Giorgio Sirtori.
Aniasi, che era stato riconfermato nel 1975, si dimise anticipatamente l’anno successivo per candidarsi alle elezioni politiche (sarà deputato alla Camera per cinque legislature consecutive, dal 1976 al 1994), favorendo l’avvicendamento con Tognoli che fu eletto sindaco a soli 37 anni: il più giovane nella storia di Milano, un primato che detiene ancora oggi. Tognoli confermò il programma della giunta uscente e l'ossatura della squadra di governo. L’alleanza con il PCI durò fino al 1985, quando – anche a causa dei mutati equilibri politici nazionali – fu varata una nuova giunta pentapartito in cui confluirono democristiani, liberali, repubblicani, socialdemocratici e socialisti, con i comunisti all’opposizione.
Durante la sua permanenza a Palazzo Marino – Tognoli fu sindaco di Milano ininterrottamente dal 1976 al 1986 – furono inaugurati i cantieri della Linea 3 della metropolitana e quelli del Passante ferroviario, cui si aggiunse l'avvio dei lavori per il prolungamento delle linee 1 e 2 della metropolitana; fu intrapreso il recupero delle aree dismesse e la conversione delle vecchie infrastrutture industriali presenti sul territorio; si provvide alla municipalizzazione del gas e si organizzarono i primi esperimenti di pedonalizzazione del centro; fu rivitalizzata l’offerta culturale, soprattutto nel campo del teatro, del design e delle mostre, in una città che provava a uscire dagli anni bui del terrorismo e dell'eversione.
Nel 1981 assunse la direzione del mensile «Critica sociale», incarico che avrebbe mantenuto fino al 1992.
Eletto al Parlamento europeo nel 1984, fu membro della Commissione per la protezione dell’ambiente, la sanità pubblica e la tutela dei consumatori, della Delegazione per le relazioni con i paesi dell’America del Sud e della Commissione per gli affari istituzionali, partecipando alle attività della Commissione per i trasporti in qualità di membro sostituto. Fu inoltre vicepresidente del Gruppo socialista europeo dall’aprile al luglio 1987, prima di dimettersi in seguito all'avvenuta elezione alla Camera dei deputati.
All'attività parlamentare si sommarono incarichi di rilievo nei quattro governi che caratterizzarono la X Legislatura. Ministro per i problemi delle aree urbane nei governi Goria e De Mita (1987-1989), fu poi ministro del turismo e dello spettacolo negli ultimi due esecutivi presieduti da Giulio Andreotti (1990-1992).
Il 1º maggio 1992, a pochi mesi dall’arresto del presidente del Pio Albergo Trivulzio Mario Chiesa che segnava l’inizio della stagione di Tangentopoli, i due ex sindaci di Milano Tognoli e Pillitteri furono raggiunti da avviso di garanzia nell’ambito dell’inchiesta sugli appalti delle forniture dell’Azienda energetica municipale (AEM) condotta dal sostituto procuratore Gherardo Colombo. Nonostante l’assoluzione da uno dei quattro capi d’accusa che gli erano stati imputati, Tognoli fu condannato a tre anni e tre mesi di reclusione per ricettazione e violazione della legge sul finanziamento pubblico dei partiti, pena che gli fu condonata (avrebbe successivamente ottenuto la riabilitazione completa). Altri tre procedimenti giudiziari simili, istruiti a suo carico in quegli anni, si sarebbero invece conclusi con la piena assoluzione.
Allontanatosi dalla scena politica, nel 1995 ottenne da Enrico Cuccia un incarico presso la Società per l’elaborazione, trasmissione dati, engineering e consulenza informatica (SETECI) del gruppo Mediobanca.
Dopo lo scioglimento del PSI continuò a seguire con interesse le vicende politiche milanesi e nazionali, mantenendo un atteggiamento sostanzialmente neutrale e auspicando la ricostruzione di una compagine socialista che si ispirasse al riformismo di Turati e Craxi. Lo stesso coinvolgimento nei dibattiti e nelle elaborazioni dei Socialisti democratici italiani (SDI), come delle altre formazioni politiche figlie della diaspora socialista, non si tradusse mai in una candidatura pubblica.
Critico del bipolarismo «bloccato», mantenne comunque rapporti cordiali, di collaborazione e rispetto reciproco, con esponenti di entrambi gli schieramenti, soprattutto a Milano. Nei primi mesi del 2001 – in vista delle elezioni amministrative del 13 maggio successivo, poi vinte dal candidato del centrodestra Gabriele Albertini – il suo nome circolò quale possibile candidato sindaco dell’Ulivo (candidatura poi ricaduta sull’ex segretario della CISL lombarda Sandro Antoniazzi).
Il suo contributo alla vita politica della città restò immutato, sebbene profuso in forme diverse rispetto al passato. Tra il 2000 e il 2001 istituì l’associazione Amare Milano e la Lombardia, promotrice di dibattiti e iniziative culturali su Milano, sulla sua storia e sulle sfide future del capoluogo lombardo in ambito urbanistico, istituzionale, sanitario. Fu presidente del Museo della scienza e della tecnologia "Leonardo da Vinci" di Milano (2003-2005), della Fondazione IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico di Milano (2005-2009) e dell’Istituto per la scienza dell’amministrazione pubblica (ISAP) (2009-2011). Negli ultimi anni di vita si dedicò quasi esclusivamente all’organizzazione di mostre, eventi culturali e progetti editoriali. Animatore della casa editrice L’Ornitorinco, fu membro dei consigli d’amministrazione della Fondazione Anna Kuliscioff e della Fondazione ISEC, figura di riferimento per la Società Umanitaria e per la Fondazione Bettino Craxi, nonché stretto collaboratore del Centro studi Grande Milano, cui donò il marchio «Amare Milano» da lui coniato.
È morto a Milano il 5 marzo 2021, in seguito a complicanze legate al COVID-19, lasciando la moglie Dorina Bagassi, sposata il 14 maggio 1968, e due figli, Filippo e Anna.

L'archivio di Carlo Tognoli, di proprietà della Fondazione Bettino Craxi e da questa conservato presso la propria sede, è stato dichiarato di interesse storico particolarmente importante in data 20 aprile 2022. Il lavoro di ordinamento e inventariazione è stato eseguito grazie ad un finanziamento della Direzione generale archivi a valere sui contributi a progetti per interventi su archivi dei movimenti politici e degli organismi di rappresentanza dei lavoratori (art. 1, comma 342 Legge 27 dicembre 2017, n. 205).
Questo lavoro di ricognizione, schedatura e inventariazione, affidato a Memoria srl, è stato svolto da Sebastian Mattei e Cristina Saggioro per la parte documentale e da Leonardo Musci per le fotografie.

La particolarità di questo fondo è il suo essere ibrido: sono infatti presenti documenti cartacei e documenti digitali, spesso lo stesso testo nei due formati, a volte diverse versioni in diversi formati. La parte digitale del fondo comprende documenti nativi digitali e altri che sono scansioni di originali cartacei, non conservati anche in forma cartacea. Viceversa, molti dei documenti digitali sono presenti anche nella versione stampata.
In molti dei documenti conservati il nome Tognoli è seguito dalla dicitura "sindaco di Milano dal 1976 al 1986": dicitura apposta dallo stesso Tognoli, che dice molto della percezione che aveva di se stesso e delle sue attività ancora negli anni coperti da questa documentazione: un arco cronologico relativamente breve, soprattutto se messo a raffronto con il lungo periodo in cui svolse attività politica nell'ambito del Partito socialista italiano, ricoprendo importanti cariche pubbliche. Con sporadiche eccezioni, i documenti di questo fondo afferiscono ad attività svolte da Tognoli nei primi 20 anni del XXI secolo, dopo la conclusione della sua vicenda giudiziaria: è il 26 gennaio 2000 quando il «Corriere della Sera» titola Tognoli assolto dall'ultima accusa: fine di un calvario. Coprono dunque gli ultimi anni della sua vita: un periodo in cui Tognoli "ritorna a Milano", per così dire, ritagliandosi un ruolo di guida e interlocutore esperto che bene emerge da questi documenti dopo il completamento del lavoro di riordinamento e inventariazione. La passione per la politica e per la sua città attraversa praticamente tutte le serie ed è rappresentata anche nelle raccolte di materiali, in cui sono confluiti tutti i documenti riferibili a temi di ricerca ma non in diretta o evidente connessione con eventi o ricerche specifiche. Gli interessi principali erano peraltro già individuabili prima del nostro intervento, riportati sulle coste delle scatole: in primis Milano, poi sanità, opere pubbliche, mobilità, socialismo.
Se ad una prima analisi il fondo sembrava contenere quasi soltanto materiali di studio, riferibili appunto a queste macro-aree, dopo il lavoro è emersa con chiarezza la mano di Tognoli: una parte importante dell'analisi è stata dedicata ad individuare le occasioni pubbliche cui ricondurre i numerosi scritti presenti nel fondo, che sono confluiti nella serie Convegni e presentazioni di volumi, gli scritti riconducibili ad articoli o volumi pubblicati, inventariati nella serie dedicata, e infine quelli che testimoniano l'impegno di Tognoli nella politica attiva: da una lato per la ricostruzione di una compagine che si richiamasse al socialismo, dall'altro per la sua città. 
Sono inoltre presenti documenti collegati al lavoro svolto in questi anni per la Fondazione IRCCS Ca' Granda Ospedale Maggiore di Milano, e in misura minore per il Museo nazionale della scienza e della tecnologia Leonardo da Vinci e per l'Istituto per la scienza dell'amministrazione pubblica, al suo impegno per la Fondazione Anna Kuliscioff e per l'Associazione Amici della Critica sociale, ma soprattutto per l'associazione da lui fondata con altri e chiamata significativamente "Amare Milano e la Lombardia", il cui marchio venne depositato nel 2000 e successivamente donato al Centro studi Grande Milano.
A parte erano conservate le fotografie, che contrariamente alla parte cartacea del fondo documentano prevalentemente il periodo in cui Tognoli fu sindaco di Milano e in misura minore la sua partecipazione alla vita del Partito socialista italiano. Poche le immagini del periodo successivo.
 

Il lavoro di ordinamento ha dovuto fare i conti con una situazione di partenza piuttosto disgregata: l'archivio è arrivato in scatole con indicazioni sommarie sul contenuto, che sono servite da iniziale orientamento e nulla più. Si è dunque trattato di analizzare i documenti singolarmente, datarli nei molti casi di documenti che non recavano nessuna indicazione in quel senso, trovarne la collocazione nella vita di Tognoli. Un discorso non dissimile è stato fatto per la parte digitale dell'archivio, in cui i documenti erano bensì organizzati in cartelle e sottocartelle, ma senza che queste avessero la dignità di fascicoli: piuttosto di macro-aree, più vicine ad una serie che a un fascicolo, o micro aggregati: più incarti che fascicoli.
Questa attività di analisi e riconoscimento è stata svolta in parallelo per i due nuclei, con il risultato di trovare nell'uno e nell'altro numerosi esemplari identici dello stesso documento, cartacei e/o digitali. Se la presenza di un numero elevato di copie è in parte da attribuire alla facilità della duplicazione nel caso del digitale, che peraltro trova un riscontro anche nella facilità di ristampa nel caso del cartaceo, da un'analisi approfondita dell'uso fatto da Tognoli di questi documenti, siano essi scritti suoi o di altri, è emerso un frequente riuso, che offre un'ulteriore spiegazione di questa presenza di copie. 
La fase più impegnativa del lavoro è stata la composizione di fascicoli che avessero una loro coerenza interna e fossero in grado di portare alla luce le diverse attività in cui Tognoli si è impegnato negli ultimi anni della sua vita. Gli unici fascicoli già presenti erano infatti afferenti in massima parte alle attività più prettamente lavorative di questi anni. La ricostruzione degli altri settori di impegno ha avuto come bussola gli scritti di Tognoli: trovati sparsi tra i documenti, sono stati nella quasi totalità ricondotti alla sua partecipazione a convegni o altri eventi pubblici, a prese di posizione o iniziative politiche, a pubblicazioni, e inventariati in serie intitolate a questi ambiti.  Nell'ordinare i documenti in fascicoli si è inoltre tenuto conto della già citata abitudine all'uso e al riuso degli scritti suoi e di altri: quindi sovente i fascicoli sono formati intorno a un nucleo principale cui è stato possibile collegare i materiali utilizzati (e riutilizzati).
Per alcuni dei materiali conservati il collegamento con il singolo evento non è stato possibile: questi documenti sono confluiti nella serie Materiali di studio, a sua volta articolata in sottoserie tematiche.
L'articolazione in serie e sottoserie ha tenuto conto peraltro di tutti gli ambiti di attività, anche quelli più remoti e qui scarsamente rappresentati. Particolarmente scarne ma non assenti sono le serie intitolate al Comune di Milano, al Ministero per i problemi delle aree urbane, al Partito socialista italiano: i fascicoli inventariati in queste posizioni sono in tutto tredici. Si direbbero residuali rispetto a questa parte dell'archivio di Tognoli, oppure potrebbero essere stati trattenuti intenzionalmente nel momento in cui i documenti di questa fase più remota della sua vita sono stati donati ad altri, per un interesse specifico nei temi trattati. Sarebbe però stato arbitrario considerarli alla stregua di materiali: da qui la decisione di dedicare a queste importanti fasi della vita di Tognoli serie specifiche, sebbene come detto di scarsa consistenza.
I documenti riferibili al persistente interesse per la politica attiva, che lo porta fin sulla soglia di una possibile candidatura a sindaco di Milano, lo vede impegnarsi in discussioni di ampio respiro su temi di politica interna e internazionale e a continuare a riflettere sull'idea socialista sono stati inventariati in un'unica serie, scegliendo anche nel titolo Dopo il PSI di dare rilievo piuttosto al contesto temporale. 
Le fotografie, arrivate in uno stato di medio disordine e prive di indicazioni, sono state ricondotte in buona parte agli eventi rappresentati: l'unità di descrizione è per la maggior parte di esse un evento, anche se non pienamente identificato o precisamente datato. L'ordinamento cronologico sottolinea il fatto che si tratta di una raccolta fotografica personale.

L'unità descritta è il fascicolo, ma in pratica si può dire che il livello di dettaglio cui si è arrivati nella descrizione della maggior parte dei fascicoli scende al singolo documento. Questa decisione è in parte da collegarsi alla natura ibrida del fondo: nel corso del lavoro è infatti risultata funzionale alla ricerca delle versioni digitali di documenti cartacei. Peraltro, poiché una larga maggioranza dei fascicoli conserva anche materiali di studio, è sembrato utile renderne conto nel dettaglio, anche per permettere a chi ricercherà questi documenti di trovare i collegamenti tra i diversi materiali. Per ogni fascicolo sono presenti il titolo, assegnato nel momento del riordinamento nella quasi totalità dei casi, gli estremi cronologici, il numero e la tipologia di documenti, oltre alla già ricordata descrizione del contenuto e, quando necessario, del contesto di produzione dei documenti. Nella descrizione estrinseca si è scelto di fornire per i documenti pervenuti in formato digitale l'indicazione generica "documenti digitali": sotto questo cappello si trovano documenti nativi digitali e documenti che sono arrivati in archivio in formato digitale ma sono evidentemente copie digitali di documenti cartacei.