Newcastle United
Carroll begon zijn jeugdcarrière bij Newcastle United. Hij maakte enkele doelpunten voor het reserveteam. Op 2 november 2006 maakte hij zijn debuut in het eerste elftal. Hij was toen 17 jaar en 300 dagen oud. Dit was in een 1-0 UEFA Cup overwinning op Palermo. Hij kwam als late invaller voor Nolberto Solano. Daarmee werd hij de jongste speler ooit die Newcastle in Europa vertegenwoordigde.
Hij maakte zijn FA Cup-debuut op 17 januari 2007. Ook hier verscheen hij de laatste tien minuten als invaller. Birmingham City versloeg Newcastle in die wedstrijd met 5-1. Op 25 februari 2007 maakte Carroll zijn debuut in de Premier League voor Newcastle. Hij kwam als invaller in de 87e minuut in actie bij de 1-0 nederlaag tegen Wigan Athletic. In deze wedstrijd had hij een schot op doel. Een goede redding van Wigan-doelman John Filan voorkwam dat hij zijn eerste Newcastle-doelpunt maakte.
In 2007 ontving hij de "Wor Jackie Milburn Trophy". Deze wordt elk jaar uitgereikt aan de rijzende ster van het Noordoost-Engelse voetbal.
Op 29 juli 2007 scoorde Carroll zijn eerste seniorendoelpunt in een 2-0 overwinning op Juventus. Dit was een vriendschappelijke wedstrijd. Hij scoorde het doelpunt met zijn linkervoet. Na de wedstrijd prees de Italiaanse doelman Gianluigi Buffon Carroll. Buffon zei dat Carroll een grote toekomst had.
Op 14 augustus 2007 begon Carroll aan een uitleenperiode van zes maanden bij Preston North End. Hij debuteerde voor hen in de League Cup tegen Morecambe op dezelfde dag. Carroll werd op 18 september voor Preston uit het veld gestuurd tegen Scunthorpe United. Hij scoorde zijn eerste Championship-doelpunt, en zijn eerste Engelse competitiedoelpunt, tegen Leicester City op 6 november.
Carroll maakte zijn eerste optreden voor Newcastle in het seizoen 2008-09 op 20 oktober. Hij kwam in het veld als vervanger van Shola Ameobi, thuis tegen Manchester City. Carroll stond op 10 januari 2009 thuis in het basiselftal tegen West Ham United. In deze wedstrijd scoorde hij zijn eerste doelpunt thuis. Het was een kopbal. De wedstrijd eindigde in een 2-2 gelijkspel. Op 12 maart 2009 tekende hij een nieuw contract voor drieënhalf jaar. Zijn contract bij Newcastle eindigde nu in 2012.
Newcastle degradeerde dat seizoen. De aanvallers van het eerste team, Michael Owen, Mark Viduka en Obafemi Martins verlieten de club. Carroll kwam samen met Shola Ameobi in de aanval voor Newcastle aan het begin van het nieuwe seizoen. Zijn eerste competitiedoelpunt in het Championship maakte hij op 16 september 2009 tegen Blackpool met een kopbal. In 2010 speelde Carroll bijna elke wedstrijd. Hij had een nieuwe aanvalspartner, Peter Løvenkrands. Deze twee spelers maakten meer dan de helft van de doelpunten van de club in 2010. Carroll eindigde het seizoen als topscorer van Newcastle. Hij had 19 doelpunten in alle competities. 17 daarvan waren in de competitie, 2 in bekerwedstrijden.
Carroll kreeg rugnummer 9 voor het seizoen 2010-2011. Dit nummer is belangrijk voor Newcastle United supporters. Grote spitsen als Jackie Milburn, Malcolm Macdonald en Alan Shearer hebben dit rugnummer gedragen voor Newcastle. Carroll scoorde zijn eerste hattrick in zijn carrière tegen Aston Villa in hun 6-0 overwinning in de Premier League op 22 augustus 2010. Carroll kwam op als vervanger van Kevin Nolan tegen Manchester City. In deze wedstrijd was hij voor het eerst aanvoerder. In oktober 2010 tekende Carroll een nieuw vijfjarig contract. Zijn contract liep tot 2015. Carroll scoorde het derde doelpunt van Newcastle in een 3-1 overwinning op Liverpool in St. James' Park op 11 december 2010. Het was een schot vanaf 25 meter. Het was een laag schot.
Liverpool
Op 31 januari 2011 deed Liverpool een bod van 30 miljoen pond op Carroll. Dit werd afgewezen. Newcastle accepteerde vervolgens een bod van 35 miljoen pond. Carroll doorstond een medische keuring en tekende spoedig een contract. De transfer werd kort voor de deadline van 23.00 uur afgerond. Carroll zei dat hij gedwongen was Newcastle te verlaten. Maar de club zei dat hij een transfer had aangevraagd nadat het bod van 30 miljoen pond van Liverpool was afgewezen. Liverpool bevestigde dat Carroll het nummer 9 shirt zal dragen. Deze werd eerder gedragen door Fernando Torres, die Anfield op dezelfde avond voor 50 miljoen pond verliet voor Chelsea. De transfer maakte van Carroll de achtste duurste voetballer van dat moment. Hij was de duurste Britse voetballer aller tijden. Hij werd ook de tweede duurste voetballer die voor een Britse club speelde, na Torres. Carroll had een blessure opgelopen bij Newcastle United. Liverpool kondigde daarom aan dat Carroll nog even zou moeten wachten op zijn debuut.
Uiteindelijk maakte hij zijn Liverpool-debuut als invaller in de met 3-1 gewonnen wedstrijd tegen Manchester United op 6 maart 2011. Op 10 maart verscheen hij in zijn eerste Europese wedstrijd voor Liverpool. Liverpool verloor de wedstrijd met 1-0 van Braga in de Europa League. Carroll kwam als invaller na rust in actie. In de returnwedstrijd een week later maakte hij zijn eerste Liverpool-start. De wedstrijd eindigde in 0-0. Liverpool verliet de wedstrijd omdat het met 1-0 had verloren. Op 20 maart maakte hij zijn eerste Premier League-start voor Liverpool tegen Sunderland. Hij scoorde niet. Liverpool won de wedstrijd met 2-0. Op 11 april scoorde Carroll zijn eerste doelpunten voor Liverpool. Dit was in een 3-0 overwinning tegen Manchester City op Anfield. Zijn eerste doelpunt was van grote afstand. Zijn tweede was een kopbal. Hij speelde dat seizoen nog verschillende keren mee. Maar hij maakte geen doelpunten meer.
Op 24 augustus 2011 scoorde hij zijn eerste doelpunt van het nieuwe seizoen. Hij scoorde op 20 meter van het doel. De wedstrijd was tegen Exeter City. Hij maakte de score 3-0 in de tweede ronde van de League Cup. Op 1 oktober 2011 maakte hij zijn eerste doelpunt van de Premier League 2011-12 tijdens een 2-0 overwinning op Everton op Goodison Park. Zijn derde doelpunt van het seizoen was in een 2-0 overwinning op West Brom. Zijn eerste doelpunt van 2012 maakte hij in een 5-1 overwinning in de derde ronde van de FA Cup tegen Oldham Athletic. Hij assisteerde het doelpunt van Dirk Kuyt in de 88e minuut tegen Manchester United in de vierde ronde van de FA Cup op 28 januari. Daardoor won Liverpool de wedstrijd. Hij scoorde zijn vijfde doelpunt van het seizoen in een 3-0 overwinning op Wolves op 31 januari. Dit was op zijn eerste verjaardag bij de club. Liverpool won met 6-1 van Brighton & Hove Albion in de vijfde ronde van de FA Cup. Carroll scoorde één doelpunt en assisteerde bij een doelpunt van Luis Suárez. Op 26 februari won hij zijn eerste trofee met Liverpool toen ze de League Cup wonnen. Ze versloegen Cardiff in de finale. Op 10 april scoorde hij een doelpunt uit een kopbal tegen Blackburn tijdens de blessuretijd die Liverpool won. Dit beëindigde Liverpool's reeks van vier wedstrijden zonder overwinning. Vier dagen later kopte hij nog een laat doelpunt binnen, waardoor Liverpool de wedstrijd won. Dit keer was het in een 2-1 overwinning tegen Everton in de FA Cup halve finale op Wembley. Door zijn doelpunt kwalificeerde Liverpool zich voor de finale. Dit was zijn 50e wedstrijd voor Liverpool. Carroll beschreef zijn doelpunt als "het beste gevoel ooit". Teamgenoot Jamie Carragher zei dat het doelpunt "op zich al 35 miljoen pond waard was". Hij zei ook dat Carroll "voor altijd herinnerd zal worden". Carroll scoorde ook in de finale, die Liverpool met 2-1 verloor van Chelsea.
West Ham United
Lening spreuk
Op 30 augustus 2012 tekende Carroll bij West Ham. Hij werd een seizoen lang uitgeleend. Liverpool wilde een clausule in de deal opnemen waardoor West Ham 17 miljoen pond zou betalen om hem permanent naar de club te halen. Maar ze moesten die schrappen omdat West Ham niet akkoord ging. West Ham betaalde uiteindelijk een leenvergoeding van 2 miljoen pond. Ze begonnen ook al Carroll's £80.000 per week aan Liverpool te betalen.
Carroll maakte zijn debuut op 1 september. Hij maakte (assisteerde) twee doelpunten in een 3-0 thuisoverwinning tegen Fulham. Zijn eerste doelpunt maakte hij op 25 november 2012. Dit was in een 3-1 uitnederlaag tegen Tottenham Hotspur. Carroll raakte in november geblesseerd. Hij keerde terug op 2 februari 2013 tegen Swansea City. Hij scoorde het enige doelpunt in die wedstrijd. Carroll sloot de uitleenperiode af met zeven doelpunten in 24 optredens.
Permanente overdracht
Op 21 mei 2013 kwamen West Ham en Liverpool een bedrag van ongeveer 15 miljoen pond overeen om de uitleenbeurt definitief te maken. Carroll ging akkoord en tekende op 19 juni 2013 een zesjarig contract bij West Ham. De vergoeding was een clubrecord.
2013-14
Carroll begon het seizoen 2013-14 geblesseerd. Hij had last van zijn hiel in de laatste wedstrijd van het vorige seizoen. Hij maakte zijn eerste optreden van het seizoen op 12 januari 2014. Hij kwam als invaller op in de 72e minuut van een 2-0 overwinning op Cardiff City. Hij assisteerde Mark Noble bij het tweede doelpunt van West Ham.
Op 1 februari 2014 werd Carroll uit het veld gestuurd wegens geweld tegen Swansea City-verdediger Chico Flores in de 2-0 overwinning van West Ham op de club uit Wales. Op 15 maart scoorde hij zijn eerste Premier League-doelpunt van het seizoen in een 3-1 nederlaag bij Stoke City. Op 31 maart werd hij door Sky Sports uitgeroepen tot man van de wedstrijd voor de manier waarop hij speelde in een 2-1 overwinning tegen Sunderland in het Stadium of Light. Hij scoorde één van de doelpunten en assisteerde de andere.
Carroll eindigde het Premier League-seizoen 2013-14 met slechts twee doelpunten uit 18 optredens.
2014-15
Tijdens een voorseizoenstournee naar Nieuw-Zeeland liep Carroll een enkelbandblessure op. Hierdoor kon hij niet meespelen in de eerste elf Premier League wedstrijden van West Ham. Carroll keerde op 8 november 2014 terug in het team. Hij kwam op als vervanger van Mark Noble in een 0-0 gelijkspel met Aston Villa.
Carroll werd geselecteerd om te beginnen in de volgende wedstrijd van de Hammers. Hij speelde de volle negentig minuten. West Ham verloor de wedstrijd met 1-2 van Everton. Op 7 december 2014 scoorde hij zijn eerste twee doelpunten van het seizoen. Het was in een wedstrijd tegen Swansea City. De Hammers wonnen de wedstrijd thuis met 3-1. Het waren de eerste doelpunten die hij thuis maakte sinds maart 2013. Op 20 december scoorde Carroll het 50e competitiedoelpunt uit zijn carrière. West Ham versloeg Leicester City met 2-0.
