Carvalhal começou a sua carreira profissional no Sporting de Braga, clube da sua terra-Natal.

Representou ainda o Chaves, FC Porto, Beira-Mar, Tirsense e Sporting de Espinho, onde terminou a sua carreira como futebolista, em 1997/1998.

Logo na época seguinte, Carlos Carvalhal deu início à sua actividade como treinador de futebol. Desde então, orientou as equipas do Sporting de Espinho, Desportivo das Aves, Leixões, Vitória de Setúbal, Belenenses, Sporting de Braga, Beira-Mar, Asteras Tripolis (Grécia), Marítimo, Sporting, Besiktas, Istambul BB e Sheffield Wednesday...

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