Carvalho miwiti karir bal-balan ing klub lokal Amarante Futebol Clube. Sadurungé main kanggo Real Madrid, panjenengané naté main kanggo Porto, Leça F.C., Vitória de Setúbal, F.C. Alverca, lan Chelsea. Jenengé lekas dikenal wiwit main ing Porto. Bareng Porto, Carvalho kasil éntuk gelar juara Super Liga Portugal, Taça de Portugal, Supertaça Cândido de Oliveira, Piala UEFA, lan Liga Champions UEFA. Salanjuté panjenengané gabung ing klub Liga Primer Inggris Chelsea ing Juli 2004. Sasuwené enem mangsa ing klub London mau, Carvalho nyatetaké ping 200 main ing kabèh kompetisi lan kasil éntuk gelar juara Liga Primer Inggris, Piala FA, Piala Liga Inggris, lan Community Shield. Panjenengané banjur pindah ing Madrid lan gabung karo Real Madrid ing wulan Agustus 2010. Bareng Real Madrid, Carvalho kasil éntuk gelar juara Copa del Rey. Panjenengané uga naté kapilih minangka bèg paling apik Liga Champions UEFA mangsa 2003-04.