Carbonell tuvo papeles recurrentes en Resurrection Blvd., The Tick (como Batmanuel), Strong Medicine, Kim Possible (como la voz de Señor Senior, Jr.)
Carbonell apareció en los episodios "Cabin Fever" y "There's No Place Like Home".
[6] Se anunció que sería parte del elenco principal durante la sexta temporada.
En 2013 aparece en la serie de TV Bates Motel con el personaje del sheriff Alex Romero.
Nestor y su esposa, Shannon Kenny, se conocieron trabajando en la película Attention Shoppers.