Se rebeló contra el monarca español y sus autoridades enviadas a América, e infligió un sinnúmero de derrotas a los oficiales españoles leales al rey, siendo finalmente derrotado en la batalla de Jaquijahuana.
Se enroló en las tropas destinadas a Italia, al mando del Gran Capitán, participando como alférez en la batalla de Rávena en 1512.
Siguió estudios eclesiásticos y llegó hasta clérigo de Evangelio, pero pronto abandonó la carrera religiosa, logrando anular sus votos.
No obstante, por un momento estos lo presionaron para que aceptara a Diego de Almagro el Mozo como gobernador del Perú en 1541.
Pero como allí las autoridades lo retuvieran maliciosamente, Carvajal tomó a su mujer y sus criados y se marchó al sur en busca de un navío que lo llevase a Panamá o México, ya que los atracados en el Callao estaban retenidos.
Ya por entonces había llegado al Perú el virrey Blasco Núñez Vela con la firme intención de hacer cumplir las nuevas leyes.
Al frente de un nutrido ejército salieron del Cuzco y marcharon a Lima.
Fue una suerte para los realistas apresados en Iñaquito (entre los que se contaban Sebastián de Benalcázar y Francisco Hernández Girón) que el severo Carvajal no estuviese allí, pues sin duda todos ellos habrían sido ejecutados.
Igualmente, en Trujillo logró que se le entregaran 2.000 ducados y requisó cabalgaduras, enrolando además a 40 soldados.
Regresó intempestivamente a Lima, donde tomó más dineros y caballos, para enseguida partir, haciendo previamente bendecir sus banderas cuyos campos intituló así: “El Felicísimo Ejército de la Libertad contra el tirano Diego Centeno”.
Centeno no se atrevió a presentar batalla a tan feroz e infatigable adversario, dado que sus fuerzas eran comparativamente más reducidas; sin embargo, ambos se toparon en Paria, cerca de Oruro en abril de 1546.
Fue entonces cuando se le llamó «El demonio de los Andes», pues su figura infundía terror a todos.
Sus soldados le seguían fielmente aunque sufrieran su maltrato y los realistas temían sus venganzas, que eran muy crueles.
Pero se mostraba más cruel con los llamados «tejedores», es decir, aquellos que militaban en uno y otro bando de acuerdo a las veleidades políticas.
Tenía 80 años de edad, podía cabalgar días enteros y luego dormir a la intemperie junto con sus soldados.
Pizarro se entregó, mientras que Carvajal huyó, pero su caballo tropezó en una ciénaga, cayendo entonces y quedando una de sus piernas aprisionada por el peso del animal.
El cadáver de Carvajal fue descuartizado y sus miembros repartidos por todos los caminos del Perú.
Años después se sumó al conjunto la calavera de Francisco Hernández Girón, otro rebelde ajusticiado.