El lateral ha disputado 178 partidos con el Real Madrid.
Su trayectoria en el Real Madrid comenzó en 2002, cuando entró en la cantera blanca para jugar en el Alevín B. Carvajal se formó en las categorías inferiores hasta que se marchó al Bayer Leverkusen durante el curso 2012-13. El verano siguiente regresó al club, y desde entonces ha ganado títulos en todas sus temporadas. Hasta el momento ha jugado 178 partidos, ha marcado cuatro goles, y es habitual en la selección española.