Carlsen, mancino, utilizzava il rovescio ad una mano. Il suo colpo migliore era il servizio e il suo gioco era più adatto alle superfici veloci come l'erba. Ha ricevuto per sette volte il premio di miglior tennista danese Tennis Player of the Year, consegnatogli dalla federazione di tennis danese.[1] La sua migliore posizione nel rankingATP è stata la 41.
Iniziò a giocare a tennis all'età di 9 anni e divenne uno dei migliori giovani della categoria Juniores, raggiungendo nel 1991 la 3ª posizione del ranking. Divenne professionista nel 1992, quando passò il primo turno del torneo di Copenaghen battendo Aleksandr Volkov, successivamente raggiunse la finale del torneo di Brisbane; disputò il suo primo Grande Slam nello stesso anno, raggiungendo il quarto turno dell'Australian Open e stabilendo il suo definitivo best ranking nel mese di giugno grazie alla 41º posizione. Dal 1993 è rimasto, per la maggior parte della sua carriera, tra i Top 100. Nel 1994 batté Stefan Edberg in cinque set a Wimbledon. Nel 1996 raggiunse la finale del torneo di Copenaghen, dove perse contro Cédric Pioline. L'anno successivo venne sconfitto da Jonas Björkman in finale ad Auckland. Vinse il suo primo torneo ATP battendo Byron Black nella finale del torneo di Hong Kong. Nel 1999 conquistò la finale di Newport venendo poi superato da Chris Woodruff. Nel 2000 subì una grave lesione alla spalla e fu costretto ad operarsi per 2 volte. Dopo un lungo periodo di recupero ricominciò a giocare nel 2002 e nonostante non si fosse completamente ripreso dall'infortunio vinse il torneo di Tokyo. Nel 2005 conquistò il Regions Morgan Keegan Championship all'età di 32 anni. Il 27 giugno 2007 annunciò il ritiro giocando la sua ultima partita ATP nel primo turno dello Stockholm Open il 10 ottobre.[2] La settimana seguente disputò la sua ultima partita in un torneo Challenger a Kolding, in Danimarca.[2]