Den 38-årige före detta Manchester United och West Ham spelaren går Blues efter en trollformel med Notts County.
Carroll, som har vunnit 42 internationella kapsyler, kommer att ansluta sig till före detta nordirländska lagkamraten och nuvarande Linfield chefen David Healy.
"Han är uppenbarligen en spelare jag vet mycket väl och han kommer att ta med sig betydande erfarenhet," sade Healy.
Carroll gjorde sin Nordirlanddebut mot Thailand 1997 och förväntas vara med i truppen för Euro 2016 finalen i Frankrike.
Linfield slutade tvåa i ligan förra säsongen och blev slagen i Irish Cup final av Glenavon.
"Hans erfarenhet kommer att vara till enorm nytta för målvakterna och faktiskt hela vår trupp", tillade Healy.
"Jag ser fram emot att arbeta med honom när hans internationella åtaganden är avslutade under de kommande veckorna."
Nordirlands målvakt Roy Carroll har undertecknat ett ettårigt avtal för Premiership Club Linfield.