«Сумерки»
К началу действий романа «Сумерки» Каллены уже на протяжении двух лет живут в Форксе, штат Вашингтон. Карлайл работает в местной больнице, становясь здесь главным врачом. На средства, накопленные за два столетия безупречной медицинской практики, он покупает себе черный «Мерседес S55 AMG».
После того, как Эдвард спас Беллу от машины, потерявшей управление, Карлайл осматривал её. Позже, вопреки попыткам держаться подальше от Беллы, Эдвард влюбляется в неё. Девушка отвечает взаимностью на его чувства. Карлайл счастлив видеть, что Эдвард – единственный в семье, не имевший пары, - наконец нашел любовь.
В это время в Форкс приходит другой клан вампиров. Когда один из них, Джеймс, решает начать охоту на Беллу, Карлайл собирает семью, чтобы выследить его прежде, чем он сможет навредить девушке. Вместе семья решает: Элис и Джаспер увозят Беллу в Финикс, Аризона, Эсми и Розали остаются в Форксе защищать Чарли (отца Беллы), а Эдвард, Эмметт и Карлайл охотятся за Джеймсом. В конце концов, Джеймс приезжает в Финикс, ему удается выманить Беллу из укрытия, но Эмметт и Джаспер убивают его. Тем не менее, он нанес Белле серьезные травмы: у неё сломана нога, ребром, много ран и укус на кисти руки. После того, как Эдвард высасывает яд из раны от укуса, Карлайл помогает девушке поправиться.

«Новолуние»
Карлайл лечит Беллу после того, как она случайно порезалась бумагой на вечеринке по поводу её восемнадцатилетия и упала на стекло в результате попытки Эдварда спасти её от нападения Джаспера. Белла спрашивает Карлайла, как он сопротивляется запаху её крови. Доктор отвечает, что ему нравится то, чем он занимается, и ему приятно осознавать, что улучшенные способности позволяют спасти тех, кто мог умереть.
Вскоре после этих событий Эдвард бросает Беллу, заявив, что она больше не нужна ему. На самом деле Эдвард, в душе полный противоречий, сделал это ради её безопасности, всё ещё безоговорочно любя её. Месяцы спустя, Эдвард, убежденный сведениями о смерти Беллы, едет в Италию, чтобы просить Вольтури убить его. Элис и Белле удается вовремя остановить его от самоубийства; однако, Вольтури говорят, что Белла должна или умереть, или стать вампиром, так как слишком много знает об их мире.
Карлайл встречает Элис, Беллу и Эдварда после того, как Белла остановила его попытку суицида. Карлайл выражает свою радость и благодарность Белле за спасение сына. Позже, когда Белла выносит на голосование свое превращение, доктор отдает голос «за», даже обещая девушке, что обратит её после выпускного. Эдвард, изначально настроенный против этой идеи, соглашается сделать это сам, если Белла сперва выйдет за него замуж.

«Затмение»
В начале «Затмения» недалеко от Форкса, в Сиэтле происходит череда нераскрытых убийств. Узнав эту новость, Карлайл, как и вся его семья, убежден, что за этим стоит какой-то вампир. В конце концов, они понимают, что кто-то создает армию новорожденных вампиров. Когда ближайшие друзья Калленов, клан Денали, отказывают им в помощи, Карлайл с семьей идут на соглашение с квилетскими оборотнями. Вампиром, стоящим за армией, оказывается Виктория, возлюбленная Джеймса. Её армия оказывается уничтоженной общими усилиями Калленов и оборотней, а саму Викторию убивает Эдвард, когда она пытается напасть на Беллу. Карлайл обещает Бри Таннер, одной из новорожденных, сохранить ей жизнь, если она сдастся, на что она соглашается, но её убивают пришедшие позже Вольтури. Во время битвы, пытаясь защитить Ли Клируотер от новорожденного, получает ранения Джейкоб Блек. Карлайл осматривает его ввиду невозможности вызвать ему обычного доктора. После возвращения Джейка в человеческое обличье, Карлайл вынужден снова сломать ему неправильно сросшиеся кости. Джейк враждебно настроен к врачу, но Белла просит друга слушаться его. Во время лечения оборотня, Карлайл берет у него образец крови и проводит тест, утверждая, что очарован таким видом как оборотни. Результат теста показывает, что у оборотней 24 пары хромосом, на одну больше, чем у человека и на одну меньше, чем у вампира.

«Рассвет»
В «Рассвете» Карлайл присутствует на свадьбе Эдварда и Беллы. Во время свадебного месяца Эдварду звонит Элис, но трубку поднимает Белла, просящая поговорить с Карлайлом в надежде, что он поможет её разобраться с происходящим. Белла говорит врачу, что она, возможно, беременна, и, выслушав симптомы, тот соглашается с ней. Эдвард привозит Беллу обратно в Форкс, чтобы Карлайл сделал аборт, но к тому времени Белла уже чувствует крепкую связь со своим нерожденным ребенком и категорически отказывается. Когда Эдвард разговаривает с Джейкобом, он рассказывает, что Карлайл бы согласился произвести операцию, но Эсми высказывается против этого, и Карлайл не хочет идти против неё. После рождения Беллой Ренесми, Карлайл и вся семья мгновенно привязываются к малышке. Ренесми также связывает Калленов с оборотнями, будучи объектом импринтинга Джейкоба. Вольтури, услышав от Ирины о Ренесми, уверены, что она бессмертный ребенок, и собирают всю охрану и жён, чтобы уничтожить семью Калленов. У Вольтури уходит около месяца на сборы, и в это время Карлайл с семьей собирают свидетелей, согласных подтвердить, что Ренесми не бессмертный ребенок. С помощью свидетельства Науэля, волков и щита Беллы, их усилия оказываются ненапрасными, и Вольтури покидают их. Каллены и их союзники подозревают, что Вольтури могут попытаться отомстить за унижение в будущее. Карлайл говорит, что его клан снова будет противостоять им, если это так случится.

Отношения

Семья
Карлайл - второй муж Эсми Каллен и приемный отец Эмметта, Элис, Эдварда Калленов и Розали и Джаспера Хейлов. Он свекор Беллы Каллен и дедушка Ренесми, дочери Эдварда и Беллы.

Эсми Каллен
Эсми - жена Карлайла. Она очень добросердечная, легко принимает Беллу в семью. Карлайл и Эсми познакомились, когда ей было 16, он лечил её ногу, сломанную в результате падения с дерева. Оба произвели друг на друга неизгладимое впечатление – Эсми никогда не встречала подобного ему мужчины, а Карлайл был настолько сражен девушкой, что смог обратить её в вампира, когда нашел умирающей от травм, полученных при попытке суицида, вызванной смертью её сына. Он действительно влюбился в неё и обратил, потому что не хотел, чтобы она страдала и тем более умерла. Неясно точно, сколько времени потребовалось им, чтобы стать парой, но известно, что они влюбились «быстро и легко». Её умение преданно любить помогло ей принять образ жизни мужа. Несмотря на то, что с момента их встречи прошло 80 лет, их любовь не угасала ни на мгновенье.

Эдвард Каллен
Эдвард был первым компаньоном Карлайла и первым вампиром, обращенным им. Он был обращен Карлайлом в 1918 году в одной из больниц Чикаго, где умирал от «испанки». Карлайл дежурил там по ночам и однажды познакомился с Элизабет Мейсен, попросившей использовать его силу, чтобы спасти Эдварда. Она сказала: «Сделайте то, что не могут сделать другие». Элизабет умерла час спустя, и так как в больнице не хватало персонала следить за всеми, Карлайл решил обратить Эдварда. На некоторое время сперва Эдвард ушел от компаньона и его образа жизни, но вскоре вернулся, и вместе они путешествовали по США, чтобы держать своё существование в тайне, не зарождая подозрений неизменностью возраста.

Розали Хейл
Розали - второй приемный ребенок Карлайла и третий обращенный им вампир. Он нашел её умирающей на улицах Нью-Йорка в 1933, когда почувствовал запах крови, и решил обратить ради спасения её жизни. Также одной из причин была его надежда на то, что девушка станет парой для Эдварда, но их отношения не вышли за рамки отношений брата с сестрой. Розали не одобрила поступок Карлайла, считая, что он лишил её всего человечного, но осталась с его семьей, чтобы не быть одинокой. Через некоторое время она начала уважать Карлайла как отца и спасителя, особенно после того, как он помогает ей спасти Эмметта, почти насмерть разодранного медведем до превращения.

Эмметт Каллен
Эмметт - младший из сыновей Карлайла и последний из созданных им вампиров. В 1935 его, почти убитого медведем гризли находит Розали, которая несет его к Карлайлу почти 100 миль и просит обратить парня в вампира. После все ждут ярости Эмметта на обращение, но вместо этого, он оказывается весьма довольным и становится возлюбленным Розали. 
Конкретных деталей об отношениях Карлайла и Эмметта нет, но они близки между собой. Эмметт всегда предлагает помощь в любой ситуации, а Карлайл любит его как младшего сына.

Элис Каллен
Элис Каллен - приемная дочь Карлайла. Её способность предвидеть будущее позволила ей увидеть, что она найдет Джаспера и позже они примкнут к семье Карлайла. После встречи с Джаспером, они нашли Карлайла и присоединились к клану.
Элис уважает Карлайла как отца, а тот абсолютно доверяет ей, даже если она ошибается.

Джаспер Хейл
Джаспер Хейл - приемный сын Карлайла. Он и Элис присоединились к Калленам в 1950х. После этого у них сформировались крепкие семейные связи.
Точные детали об отношениях Карлайла и Джаспера неизвестны, но известно, что они относятся друг к другу как отец и сын и пользуются взаимным уважением.

Белла Свон
Белла Свон приходится Карлайлу невесткой. От Эдварда она узнает об истинной сущности Калленов, но находит семью более интересной, чем устрашающей. Впервые Карлайл и Белла встречаются в больнице, когда Белла чуть не попала под фургон, но была спасена Эдвардом при помощи его нечеловеческой силы и скорости. Карлайл благодарен девушке за отношения с Эдвардом, потому что боялся, что сын никогда не найдет себе пару. Она также убеждает врача, что он не может быть проклят, ведь его доброта, несравненный самоконтроль, совершенные врачебные навыки и бессмертие помогают спасать человеческие жизни.
В «Новолунии» Белла просит семью Эдварда проголосовать насчет её обращения в вампира и присоединения к их семье. Несмотря на протесты Эдварда и Розали, Карлайл соглашается, чтобы удержать сына от самоубийства в случае смерти Беллы. Так как он глава семьи, его голос и оказывается решающим.
Белла официально присоединяется к семье, когда, выйдя замуж за Эдварда и родив дочь Ренесми, была обращена в вампира.

Ренесми Каллен
Ренесми - биологическая дочь Эдварда и Беллы, является полувампиром-получеловеком. Когда Белла оказывается беременной, Карлайл и Эдвард хотят извлечь плод, но под протесты Беллы и Розали, врач отказывается от этой идеи. После рождения Ренесми Карлайл очарован девочкой, как и вся семья.
Хотя Несси пытаются давать кровь животных, она явно предпочитает человеческую (но без укусов), и Карлайл иногда приносит ей донорскую кровь из больницы.

Джейкоб Блек
Джейкоб Блек – член племени квилетов, оборотень, превращающийся в гигантского волка. Много лет назад его предок заключил договор с Калленами, чтобы защитить племя и запретить Калленам охотиться на их территории и кусать людей.
Первоначально Джейк настроен очень враждебно к семье Калленов, особенно к Эдварду, будучи влюбленным в Беллу и сражаясь за неё. В «Затмении», когда Виктория создает армию новорожденных вампиров, желая уничтожить Калленов, те объединяются с квилетами и одерживают победу. Видя мягкость и доброжелательность Карлайла, Джейкоб начинает уважать его.
После импритинга с Ренесми Джейк начинает проводить больше времени в доме Калленов, и его отношения со всеми вампирами, включая Карлайла, улучшаются. Его импринтинг с Несси также устанавливает постоянное перемирие между племенем и кланом Калленов, так как никто не имеет права причинять боль объекту импринтинга брата.