Di Carlo startte zijn loopbaan bij zijn thuisclub SS Cassino. Via Treviso, Como, opnieuw Treviso, Ternana en Palermo kwam hij bij Vicenza terecht. Hier speelde hij 9 seizoenen, promoveerde hij twee keer (van de Serie C1 naar de Serie A) en won de beker door in de finaleNapoli over twee wedstrijden te verslaan. Hij verliet Vicenza in 1999 voor Lecce dat ook uitkwam in de Serie A. Zijn laatste seizoenen speelde Di Carlo bij Livorno en bij FC Südtirol.
Zijn eerste trainersklus begon Di Carlo bij Vicenza in de Primavera (jeugd). Hierna vertrok hij naar Mantova in de Serie C2 en wist de club weer de Serie B in te loodsen voor het eerst in decennia. In zijn eerste seizoen in de Serie B behaalde bij met Mantova de promotie play-offs, die verloren werden van Torino. Zijn tweede seizoen bij Mantova resulteerde in een achtste plaats. Op 12 juni2007 werd Di Carlo hoofdcoach bij Parma in de Serie A, maar werd er op 10 maart2008 ontslagen omdat Parma moeite had uit de degradatiezone te komen. Op 4 november2008 pikte Chievo Verona hem op, na het ontslag van Giuseppe Iachini. Hij leidde Chievo twee seizoenen op rij naar de middenmoot van de ranglijst. Op 26 mei2010 stapte Di Carlo op bij Chievo en op dezelfde dag tekende hij bij Sampdoria. Bij Sampdoria speelde Di Carlo voor het eerst Europees, in de Europa League in het seizoen 2010/11. Hij werd echter ontslagen op 7 maart2011 na een 2-3 thuisnederlaag tegen Cesena. Hij werd bij Sampdoria opgevolgd door Alberto Cavasin. Op 9 juni2011 keerde Di Carlo terug bij Chievo en voorkwam degradatie met de club. Toch werd hij op 2 oktober2012 ontslagen en vervangen door Eugenio Corini. Op het eind van seizoen 2013/14 moest hij Livorno vanuit een hopeloze positie weten te behoeden voor degradatie. Livorno eindigde als laatste en degradeerde dus toch. Op 8 december 2014, gedurende seizoen 2014/15, werd hij aangesteld als hoofdcoach van promovendus Cesena, dat Pierpaolo Bisoli ontsloeg. Hij degradeerde met Cesena uit de Serie A en vertrok vervolgens. Op 23 november 2015 werd Di Carlo aangesteld als coach van Spezia Calcio 1906 in de Serie B. Daar vertok hij in 2017. In 2018 was hij kortstondig coach van Novara Calcio, maar na degradatie uit de Serie B werd hij ontslagen. Daarna werd Di Carlo voor een derde termijn hoofdcoach van Chievo Verona. In 2019 keerde Di Carlo terug bij Vicenza.
Cassino, Italië
Vicenza