Nació en Boulder, Colorado, se trasladó a Nueva York con sus padres durante sus dos primeros años de vida.
En el verano de 1927, Carpenter volvió a Boulder con su madre, que padecía tuberculosis.
Fue criado por sus abuelos maternos hasta que se graduó en la Escuela Superior de Boulder en 1943.
Finalmente, en 1958 fue nombrado Oficial de Inteligencia Aérea del portaaviones USS Hornet.
Cuando el astronauta Deke Slayton se retiró por motivos de salud del Programa Mercury, Carpenter fue asignado para reemplazarlo.