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 2004 он появился в рядах команды. Но тут же последовала серьёзная травма, и сезон 2004 Даниэл провёл на больничной койке, наверное, именно его присутствия и не хватило команде, чтобы удержаться в Лиге чемпионов. 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. Позже сам футболист сказал, что его неправильно поняли, и что ему кололи не допинг, а делали некие неизвестные ему инъекции, от которых он набрал мышечную массу.
В декабре 2007 года Даниэл Карвальо продлил контракт с ЦСКА на два года. В конце июля 2008 года был отдан в аренду «Интернасьоналу» до декабря того же года. После окончания аренды вернулся в московский клуб, но основным игроком армейцев уже далеко не считался, его место в составе прочно занял Алан Дзагоев.
4 января 2010 года было сообщено, что Карвальо будет выступать на правах аренды за катарский клуб «Аль-Араби».
В мае 2010 года подписал контракт с «Атлетико Минейро» и вернулся на родину.
9 января 2012 года игрок подписал контракт с «Палмейрасом» сроком до 31 декабря 2012 года с возможностью продления ещё на 2 года.
В январе 2012 года футболист заявил, что во времена выступления в ЦСКА ему делали инъекции стероидов, благодаря чему Даниэл набрал 8 кг за 6 месяцев.
Командные
Личные
По состоянию на 12 марта 2009 года