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Thiago Carvalho de Oliveira nasceu em Rio Verde, Goiás, em 24 de junho de 1988. Iniciou sua carreira profissional no Goiás Esporte Clube em 2007, onde atuou por três temporadas.
Em 2010, Thiago Carvalho foi contratado pelo Cruzeiro Esporte Clube. No clube mineiro, tornou-se um defensor titular e conquistou o Campeonato Brasileiro Série A em 2013 e 2014. Também participou da campanha vitoriosa na Copa do Brasil de 2017.
Thiago Carvalho é conhecido por sua solidez defensiva, bom posicionamento e capacidade de antecipação. É um zagueiro físico e técnico, que também contribui com passes precisos e lançamentos longos.
Thiago Carvalho foi convocado para a Seleção Brasileira Sub-20 em 2007, mas não chegou a atuar pela equipe principal.
Após deixar o Cruzeiro em 2018, Thiago Carvalho atuou por clubes como Sport Recife, Chapecoense e Vila Nova. Encerrou sua carreira profissional em 2021.