Carvalho main ing timnas Portugal wiwit wulan Oktober 2003. Panjenengané kalebu skuat Portugal ing Euro 2004, Piala Donya FIFA 2006, Euro 2008, dan Piala Donya FIFA 2010. Carvalho mutusaké pensiun saka timnas ing wulan Agustus 2011. Panjenengané wés nyatetaké ping 75 main lan 4 gol kanggo timnas Portugal.