Carvalho era um guarda-redes com uma estampa física impressionante, e simultaneamente muito seguro e autoritário.

Principiou por jogar nas equipas jovens do Operário do Barreiro, mas com 18 anos passou a representar o Luso, onde começou a dar vistas despertando o interesse dos grandes clubes portugueses.

Em 1958 transferiu-se para o Sporting, numa altura em que Carlos Gomes tinha acabado de partir para Espanha, no entanto começou por ser suplente de Octávio de Sá, e só na temporada de 1961/62 passou a ser o dono camisola nº 1, conquistando então o seu primeiro título de Campeão Nacional.

A partir daí foi durante sete temporadas o dono da baliza leonina, prosseguindo a sua senda vitoriosa com a conquista da Taça de Portugal de 1963, que permitiu ao Sporting estar presente na edição da Taça das Taças da época de 1963/64, competição que terminaria com a vitória dos Leões, numa Finalíssima memorável, onde Carvalho foi herói, e reza a lenda que a sua determinação em ganhar aquele jogo decisivo era tal, que até deu um par de estalos em Pérides, por este se ter “encolhido” numa bola dividida.

Na época de 1965/66 voltou a ser Campeão Nacional, chegando então à Selecção A ao serviço da qual esteve presente na fase final do Mundial de 1966, onde actuou apenas no primeiro jogo em que Portugal ganhou por 3-1 à Hungria, perdendo depois o lugar para o guarda redes do Belenenses José Pereira, situação que não aceitou, manifestando o seu desagrado, e acabando por nunca mais ser chamado à Selecção onde totalizou 6 presenças. Foi Também durante essa época que passou a ser o Capitão da equipa numa altura em que Fernando Mendes continuava a debater-se com a sua lesão e em que José Carlos também desempenhou essas funções.

Na época de 1968/69 perdeu o lugar na baliza do Sporting para o jovem Vítor Damas, mas ainda teve direito à consagração merecida, despedindo-se em Matosinhos no dia 17 de Abril de 1970, no jogo da última jornada do Campeonato de 1969/70, em que os Leões golearam o Leixões por 5-2, festejando a conquista de mais um título, que para Carvalho era o terceiro. Na época seguinte já não saiu do banco, jogando apenas nas Reservas. Foi então para o Atlético onde terminou a sua carreira na temporada de 1971/72.

Posteriormente voltou ao Sporting como treinador de guarda-redes e foi ele que descobriu Rui Patrício no Marrazes. Também fez parte da primeira equipa técnica do Futebol Feminino.
Em 2011 foi distinguido com o Prémio Stromp na categoria Saudade.
Faleceu no dia 5 de Abril de 2022, com 84 anos de idade.

Até sempre, Campeão!