Carlos Carneiro nasceu em Guimarães e foi lá que deu os primeiros passos no andebol, na formação do Vitória SC e do Francisco de Holanda.

Ainda em idade júnior ingressou no ABC, onde se estreou como sénior. Passou ainda pelo Boavista, Fafe, Madeira SAD e Benfica, antes de chegar ao Sporting CP, em 2015.

Em 2016 foi nomeado capitão de equipa, estatuto que mantém até hoje e que lhe permitiu liderar em campo uma equipa que venceu três títulos nas últimas duas temporadas.