Il fait ses débuts dans les majeures avec les Padres le . Il donne trois coups de circuits aux Brewers de Milwaukee à son premier départ et encaisse la défaite. Il remporte son deuxième match, le , tenant tête aux Cubs de Chicago pendant six manches[1]. En trois départs avec San Diego, Carrillo compile une fiche de 1-2 avec une moyenne de points mérités élevée de 13,06 en 10 manches et un tiers lancées.
En juin 2012, il est mis sous contrat par les Tigers de Détroit. Les Tigers le libèrent de son contrat après sa suspension entraînée par son implication dans l'affaire Biogenesis en 2013. Premier joueur lié à ce scandale de dopage à être suspendu, les liens entre la sanction qui lui est imposée et la clinique Biogenesis ne sont pas clairs. Officiellement, la raison de la suspension de 100 matchs annoncée le est pour une violation de la politique antidrogue des ligues mineures de baseball[3]. Le réseau ESPN affirme cependant que la suspension se décline en deux pénalités de 50 matchs: la première pour être mentionné dans les documents de Biogenesis et la seconde pour avoir menti à la Ligue majeure de baseball en disant ne pas connaître Anthony Bosch[4].
