لعب كارفاليو أولى مبارياته مع منتخب البرتغال لكرة القدم في 11 أكتوبر 2003 أمام منتخب ألبانيا لكرة القدم، وقد كان أحد أعمدة الفريق في كأس الأمم الأوروبية لكرة القدم 2004، وقد شارك في كأس العالم لكرة القدم 2006 وكذلك كأس العالم لكرة القدم 2010 بجنوب إفريقيا.