Lvi žerou první
Karlos Vémola v UFC:
V dubnu 2010 podepsal smlouvu s UFC. Jeho první zápas v této organizaci se uskutečnil na UFC 116 proti Jonu Madsenovi. Tento boj prohrál na body. Po tomto zápase přestoupil o kategorii níže a na UFC 122 porazil Setha Petruzelliho v prvním kole TKO.[2] Dne 14. srpna 2011 na UFC Live: Hardy vs. Lytle nastoupil proti nováčkovi Ronny Markesovi, se kterým prohrál na body. Po tomto zápase nastoupil 5. května 2012 proti Miku Massenziovi na UFC on Fox 3 Diaz vs. Miller. Poté však dvakrát prohrál na submissi proti Francisovi Carmontovi na UFC on Fuel TV 4 Munoz vs. Weidman a proti Caiovi Magalhãesovi na UFC on Fuel TV 10.
Od roku 2013 začal střídavě zápasit v Česku a v Anglii s cílem vrátit se zpět do UFC. Následovala vítězná série zápasů, kterou ukončil až Jack Hermansson. V tomto zápase navíc utrpěl nepříjemné zranění ruky.
Po zápase se Švédem Jackem Hermanssonem, ze kterého si odnesl zlomeninu ruky, začal přemýšlet o ukončením své kariéry.[3] Lékařské vyšetření však ukázalo, že jeho zranění není natolik vážné, aby mu kariéru ukončilo. Ke sportu se vrátil již po roce od zranění a svého soupeře Dritana Barjamaje porazil za necelé dvě minuty. Dne 7. prosince 2017 v O2 aréně došlo k zápasu proti Petrovi „Píno“ Ondrušovi. Spory mezi těmito aktéry byly velmi diskutované a zápas byl očekávaný. Vémola porazil Ondruše v prvním kole a po tomto zápase podepsal dlouhodobější smlouvu s organizací XFN.[4] [5] I přes smluvní závazek s XFN přestoupil počátkem roku 2019 ke konkurenční organizaci Oktagon MMA. Právní aspekt tohoto přestupu je v současnosti předmětem právních sporů mezi ním a XFN.
