С 2001 года — игрок бразильского «Интернасьонала». Провёл в его составе 66 матчей, забил 7 мячей. Также в это время являлся игроком молодёжной сборной Бразилии по футболу, в составе которой в 2003 году выиграл молодёжный чемпионат мира, и был признан лучшим игроком этого турнира. В это время его и заметили скауты московского ЦСКА и уже в начале 2004 года он появился в рядах команды. Весной 2004 получил травму, из-за которой был вынужден пропустить большую часть сезона. В 2005 Карвальо вновь появляется в рядах команды, и за считанные матчи становится её лидером. Именно через него строится атака команды и созидательные действия. В мгновение ока ЦСКА преображается, бьет очень сильные клубы Европы и в итоге выигрывает Кубок УЕФА. В этом же году, в очень напряжённой борьбе с московскими «Спартаком» и «Локомотивом», ЦСКА выигрывает российскую Премьер-лигу, а Карвальо признают лучшим игроком сезона 2005 по версии еженедельника «Футбол». Тогда же Даниэл стал сильно набирать вес, по его собственному признанию, врачи ЦСКА стали колоть ему стероиды, чтобы повысить у игрока мышечную массу[3]. Позже сам футболист сказал, что его неправильно поняли, и что ему кололи не допинг, а делали некие неизвестные ему инъекции, от которых он мог набрать вес[4].
В декабре 2007 года Даниэл Карвальо продлил контракт с ЦСКА на два года[5]. В конце июля 2008 года был отдан в аренду «Интернасьоналу» до декабря того же года[6]. После окончания аренды вернулся в московский клуб, но основным игроком армейцев уже далеко не считался, его место в составе прочно занял Алан Дзагоев.
«Я очень сожалею, что не полностью раскрылся Карвальо. Потрясающе талантливый игрок! Однако насколько он был талантлив, настолько же и ленив. Человек умел все. Но — не хватило характера, воли, трудолюбия, чтобы стать настоящей звездой».
4 января 2010 года было сообщено, что Карвальо будет выступать на правах аренды за катарский клуб «Аль-Араби»[8][9]
В мае 2010 года подписал контракт с «Атлетико Минейро» и вернулся на родину[10].
9 января 2012 года игрок подписал контракт с «Палмейрасом» сроком до 31 декабря 2012 года с возможностью продления ещё на 2 года[11]. В 2012 году «Палмейрас», один из самых титулованных клубов Бразилии, вылетел в Серию B. Поэтому «Палмейрас» отказался от услуг Карвальо, контракт которого был рассчитан до конца сезона[12].
В 2013 году Карвальо присоединился к новичку Серии A «Крисиуме», но 19 октября 2013 года клуб и игрок досрочно расторгли контракт[13].
По информации местных СМИ, бывший полузащитник ЦСКА Даниэл Карвалью дебютировал в бразильском мини-футболе. Отмечается, что Даниэл вернулся в родной штат Рио-Гранди ду Сул и будет выступать за команду «Пелотас». По словам 30-летнего плеймейкера, частые травмы и невозможность набрать нужные физические кондиции стали основной причиной, по которой он покинул большой футбол.
«В мини-футболе ты можешь замениться в любую минуту, отдохнуть и опять выйти играть. Здесь просто другой ритм».
В феврале 2015 появилась информация, что Даниэл тренируется вместе с «Ботафого», и, если проявит себя, то будет подписан контракт[15]. 27 апреля было официально объявлено о подписание контракта на 1 год[16][17]. 29 апреля забил гол в ворота «Капивариану» на 85-й минуте в дебютном матче, тем самым помог одержать для своей команды победу (1:2) в Кубке Бразилии[18].
25 марта 2023 года Карвальо выступил за ЦСКА в товарищеском матче против медиафутбольной команды 2DROTS[20].
Карьера в национальной сборной
Карвалью впервые был вызван на товарищеский матч между Бразилией и Норвегией 16 августа 2006 года. Он начал матч и забил в своем дебютном матче, а 3 сентября принял участие в разгроме Аргентины со счетом 3: 0. Он также забил в неофициальном товарищеском матче против кувейтского клуба «Аль-Кувейт» 7 октября 2006 года.