Carbonneu ble valgt som nummer 44 under 1980 NHL Entry Draft av Montreal Canadiens. Hans sterke spill som defensiv angriper hjalp laget til å vinne Stanley Cupen i 1986, fulgt av tre Frank J. Selke Trophy-siere i 1988, NHL 1989 og 1992. I 1990 ble han valgt som lagkaptein for Canadiens, og ledet laget sitt til nok en Stanley Cup i 1993. Den 19 august 1994 ble han overført til St. Louis Blues, i et bytte med Jim Montgomery. Han spilte der i en sesong før han gikk videre til Dallas Stars. Han fikk sin tredje Stanley Cup i 1999 med Stars, og pensjonerte seg fra å spille etter sesongen 1999-2000.