D. José Ornelas Carvalho nasceu a 5 de janeiro de 1954, no Porto da Cruz – Madeira – Portugal.Concluída a escola elementar, foi aluno do Seminário Menor Diocesano do Funchal entre 1964 e 1967. Desejando ser missionário, pediu para ingressar no Colégio Missionário da Congregação dos Sacerdotes do Coração de Jesus (Dehonianos), no Funchal (1967-1969), prosseguindo depois os estudos no Instituto Missionário, em Coimbra (1969-1971).Depois de um ano de noviciado, emitiu a primeira profissão religiosa em Aveiro, a 29 de setembro de 1972. Após dois anos de estudos filosóficos, passou dois anos nas missões da Congregação em Moçambique (1974-1976), regressando, em seguida, a Lisboa, onde concluiu a Licenciatura em Teologia, na Universidade Católica Portuguesa (1979). Especializou-se em Ciências Bíblicas, em Roma e Jerusalém, concluindo com a Licenciatura Canónica no Pontifício Instituto Bíblico de Roma. Foi ordenado Presbítero na sua terra natal, Porto da Cruz, a 9 de agosto de 1981.Regressado a Portugal, em 1983, foi docente assistente e secretário da Faculdade de Teologia de Lisboa. Dedicou-se depois a preparar o doutoramento em Roma e na Alemanha (1992-1996), obtendo o grau de doutor em Teologia Bíblica na Universidade Católica Portuguesa a 17 de julho de 1997. Na mesma Universidade, retomou as atividades docentes até 2003. Na sua Congregação, foi Vice-Reitor do Seminário de Nossa Senhora de Fátima, em Alfragide, em paralelo com a atividade docente, e assumiu outros cargos no âmbito da Província Portuguesa dos Dehonianos, da qual se tornou Superior Provincial a 1 de julho de 2000. No Capítulo Geral da Congregação, foi eleito Superior Geral da Congregação dos Sacerdotes do Coração de Jesus a 27 de maio de 2003, cargo que ocupou até 6 de junho de 2015. Foi nomeado Bispo de Setúbal a 24 de agosto de 2015. A sua ordenação episcopal teve lugar a 25 de outubro do mesmo ano, na Catedral da diocese sadina, onde tomou posse. Em junho de 2020 foi eleito Presidente da Conferência Episcopal Portuguesa, função que exerceu até meados de abril de 2026. 

Foi nomeado Bispo da Diocese de Leiria-Fátima no dia 28 de janeiro de 2022, e tomou posse canónica no dia 13 de março do mesmo ano.