Juan Carlos Carbonell Mateu va nàixer a València el 26 de maig de 1955.
La seua formació primària i secundària la va realitzar en el Col·legi Alemany de València. Es va llicenciar en Dret a la Universitat de València el 1977, amb la tesi de llicenciatura titulada "Sobre el delicte de propaganda il·legal", per la qual va obtenir la qualificació d’Excel·lent i Premi Extraordinari de llicenciatura.
Es va doctorar el 1982, a la Universitat Complutense de Madrid, obtenint igualment el Premi Extraordinari de doctorat. El títol de la seva tesi va ser "Fonament, naturalesa i fonts de la justificació penal", dirigida per Manuel Cobo del Rosal.
La seua carrera acadèmica va començar en el curs 1977-79 com a professor ajudant a la Universitat de València. Va ser nomenat per oposició Professor Titular de la Universitat Complutense de Madrid el 1983, plaça que va exercir fins al 1986. Aquest mateix any va guanyar la plaça de Catedràtic de Dret Penal a la Universitat d'Extremadura, passant un any després a la Universitat de les Illes Balears, fins al 1995. Des d'aleshores, és Catedràtic de Dret Penal a la Universitat de València.
Durant la seva carrera professional ha exercit diferents càrrecs i responsabilitats tant acadèmiques com en institucions públiques. Va ser Cap d'Estudis de l'Institut de Criminologia de la Universitat Complutense de Madrid (1979-1983); Secretari del Departament de Dret Penal de la Universitat Complutense de Madrid (1983-1986); director del Departament de Dret Públic de la Universitat d'Extremadura (1986-1987); Vicedegà de la Facultat de Dret de la Universitat de les Illes Balears (1989-1990); Degà de la Facultat de Dret de la Universitat de les Illes Balears (1990-1991); Director del Departament de Dret Públic de la Universitat de les Illes Balears (1991-1995); Director de l'Institut de Criminologia de la Universitat de València (1995); Director del Departament de Dret Penal, Romà i Eclesiàstic de l'Estat de la Universitat de València (1995-1997); Director del Departament de Dret Penal de la Universitat de València (2006-2012); Director de l'Institut Universitari de Criminologia i Ciències Penals (2012-2017).
Va ser nomenat Degà de la Facultat de Dret de la Universitat de València el 1997 fins al 2002. De 2002 a 2006 va ser Vicerector d'Estatuts i Desenvolupament Normatiu de la Universitat de València.
Ha estat també Codirector del Grup d'Estudis de Política Criminal (2004-2010) i Membre de l'Associació Internacional de Dret Penal. Codirector del Programa de Doctorat "Problemes actuals del Dret" de la Universitat de València, impartit en quatre edicions a la Universitat de l'Havana i una a la Universitat de Camagüey. Director del Curs de Doctorat en Dret i Director Docent de Doctorat Internacional de la Universitat Major de Sant Andreu de La Paz (Bolívia).
És Vocal Permanent de la Comissió General de Codificació (nomenament de data 15 d'abril de 2005). I des de 2017, és conseller del Consell Jurídic Consultiu de la Comunitat Valenciana.
Autor de nou monografies i de gairebé un centenar d'articles en autoria pròpia, en col·laboració o coordinació d'obres col·lectives. Ha dirigit i codirigit deu tesis doctorals.
