Michele Carvalho, in portoghese Miguel de Carvalho, nacque a Braga, in Portogallo, probabilmente nel 1577. Apparteneva a una famiglia agiata e, ancora giovane, maturò il desiderio di entrare nella Compagnia di Gesù.
Nel 1597 iniziò il noviziato gesuita a Coimbra. Fin dall'inizio sentì una forte attrazione per le missioni dell'Estremo Oriente e, in particolare, per il Giappone, dove il cristianesimo si era diffuso rapidamente ma dove stavano iniziando le persecuzioni contro i missionari e i fedeli.
Nel 1602 Michele Carvalho partì per l'India portoghese. Raggiunse Goa, dove completò gli studi di filosofia e teologia presso il Collegio di San Paolo e ricevette l'ordinazione sacerdotale.
Il suo desiderio era quello di partire per il Giappone come missionario, ma i superiori gli affidarono un altro incarico. Rimase infatti a Goa per circa dieci anni, dedicandosi all'insegnamento della teologia nel seminario gesuita.
Accettò questo compito, ma continuò a coltivare il desiderio di raggiungere la missione giapponese.
Nel 1619 ottenne finalmente il permesso di partire. Il viaggio fu però estremamente difficile: la nave sulla quale viaggiava naufragò nei pressi della penisola di Malacca.
Costretto a interrompere il viaggio, attese a lungo prima di riuscire a proseguire. Attraversò diverse località dell'Asia orientale, passando anche per Macao e Manila, fino a raggiungere finalmente il Giappone nel 1621.
Quando Michele Carvalho arrivò in Giappone, la persecuzione contro i cristiani era già in corso. Per poter entrare nel Paese dovette presentarsi sotto mentite spoglie, travestito da soldato portoghese.
Per circa due anni rimase in una zona vicina a Nagasaki, dedicandosi allo studio della lingua giapponese e alla preparazione per il lavoro missionario.
Desideroso di predicare apertamente il Vangelo, si presentò davanti al governatore locale dichiarando di essere sacerdote e gesuita e manifestando la volontà di annunciare pubblicamente il cristianesimo. Il governatore non lo fece immediatamente condannare, ma lo espulse dal territorio sottoposto alla sua giurisdizione.
Dopo questo episodio raggiunse nuovamente l'ambiente missionario cattolico e venne inviato nella regione di Ōmura, dove i cristiani avevano chiesto la presenza di un sacerdote.
Michele Carvalho poté così dedicarsi all'assistenza spirituale dei fedeli, amministrando i sacramenti e raccogliendo le confessioni in un periodo nel quale i missionari erano costretti a vivere e operare in clandestinità.
Il 22 luglio 1623, mentre stava tornando verso Nagasaki dopo aver svolto il proprio ministero a Ōmura, venne riconosciuto da una spia, denunciato alle autorità e arrestato.
Fu rinchiuso a Ōmura insieme ad altri cristiani: il domenicano Pietro Vázquez, due sacerdoti francescani, Ludovico Sotelo e Ludovico Sasanda, e il religioso francescano Ludovico Baba.
I prigionieri furono detenuti per circa tredici mesi in condizioni estremamente dure, in un recinto esposto alle intemperie e con scarse razioni di cibo e acqua.
Nonostante la debolezza fisica, Michele Carvalho mantenne la propria fede e sostenne i compagni durante la lunga prigionia.
Il 24 agosto 1624 giunse la sentenza di morte. Il mattino seguente Michele Carvalho e i suoi quattro compagni vennero condotti nella località di Hokonohara, nei pressi di Shimabara.
Il 25 agosto 1624 furono legati ai pali e condannati al rogo. Il supplizio fu volutamente prolungato e i cinque martiri morirono dopo una lunga agonia, rimanendo fedeli alla loro fede cristiana.
Michele Carvalho fu incluso nel gruppo dei 205 martiri del Giappone, riconosciuti dalla Chiesa per la loro testimonianza durante le persecuzioni del XVII secolo.
Fu proclamato Beato da Papa Pio IX nel 1867.
Il Beato Michele Carvalho è venerato come sacerdote gesuita e martire. La sua memoria ricorre il 25 agosto.