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 cinco temporadas de Leão ao peito foi cinco vezes campeão nacional pelo Sporting CP, venceu quatro taças de Portugal e seis Supertaças.