Etter en periode ved Aarhus Universitet i Danmark (1981–1982) var Karvonen ansatt ved Åbo Akademi og Finlands Akademi til han ble utnevnt som professor i sammenlignende politikk ved Universitetet i Bergen i 1994. Fire år senere, 1998, var han tilbake i Åbo som professor i statsvitenskap. Karvonen har i flere omganger vært forsker ved Finlands Akademi. Han har fungert som veileder for flere kjente finske og svenske statsvitere. Hans forskning har først og fremst vært innen fagfeltet sammenlignende politikk og han har gitt ut flere bøker om demokrati og statsskikk. Karvonen er leder for prosjektet som går fra 2006 til 2009.