Arbitro della Primera División peruviana, Carrillo è internazionale dal 1º gennaio 2005. Nei primi anni da internazionale, è stato impiegato in alcune occasioni come assistente arbitrale. Ha fatto il suo esordio in una gara tra nazionali maggiori il 18 gennaio del 2007, dirigendo nell'occasione un'amichevole tra Ecuador e Svezia.
Nella sua carriera da internazionale ha partecipato a vari tornei, tra cui la Coppa Libertadores, in cui ha diretto in varie edizioni. La sua direzione più importante in questa competizione è al momento rappresentata da un ottavo di finale, ottenuto nell'edizione del 2010, e disputatosi tra gli argentini dell'Estudiantes e i messicani del San Luis.
Nell'aprile 2012 viene inserito dalla FIFA in una lista di 52 arbitri preselezionati per i Mondiali 2014.[3] Nel giugno del 2013 è selezionato dalla FIFA per prendere parte ai Mondiali Under 20 in Turchia[4]. Nell'occasione viene impiegato per due partite della fase a gironi. Il 15 gennaio 2014 viene selezionato ufficialmente per i Mondiali 2014 in Brasile, ma esclusivamente con funzioni di quarto ufficiale[5]. Il 7 luglio 2014 termina la sua esperienza in Brasile, essendo tra gli arbitri mandati a casa a seguito del taglio effettuato dopo i quarti di finale e prima delle ultime quattro gare[6]. Nel 2015 viene selezionato per la Copa América, dove Cile-Messico, match valevole per la fase a gironi. L'anno successivo viene selezionato per la Copa América Centenario, dove dirige due incontri della fase a gironi.