Malgré son succès au Brésil, Carlos Torres rejoint le club de New York Cosmos en 1977. Il arrive le jour de la panne de courant new yorkaise et retrouve son ancien coéquipier et ami Pelé. Il aide son club à remporter deux titres consécutifs de NASL en 1979 et 1980. Après une année passée au club de California Surf, il revient à New York et remporte un troisième titre de NASL avec son club en 1982. Au cours de ses cinq années en NASL, il est élu à cinq reprises dans l'équipe All-Stars de l'année et marque huit buts en 119 matchs de saison régulière et 26 matchs de playoff. Il fait ses adieux le 28 septembre 1982 lors d'un match entre le Cosmos et son ancien club de Flamengo.