Natural de Aveiro, Diogo Carvalho fez toda a formação no ténis de mesa da Casa do Povo de Oliveirinha. Internacional desde os escalões jovens, foi campeão nacional em todos os escalões, acumulando já cinco títulos nacionais absolutos individuais e também várias medalhas em competições internacionais ao serviço de Portugal.
Em sete temporadas de Leão ao peito foi sete vezes campeão nacional pelo Sporting CP, venceu seis taças de Portugal e sete Supertaças.