El mediocampista colombiano jugará en la Sampdoria, a préstamo, la próxima temporada. El club italiano negoció con el Fénix de Uruguay, club dueño de la ficha del jugador, la prórroga del préstamo del cafetero, quien se perdió gran parte de la temporada pasada por una lesión. Carlos Carbonero comenzó su periplo por el fútbol italiano después del Mundial Brasil 2014. Supuestamente el colombiano ficharía por la Roma después de pasar una temporada cedido en el Cesena escuadra donde, con poca continuidad, logró anotar tres goles y dar dos asistencias.
Después del Cesena, y tras nunca haber firmado con la Roma, el colombiano recaló, para jugar la 2015/2016, en la Sampdoria. Tras un inicio prometedor, donde logró conseguir tres asistencias en menos de 10 partidos, el cafetero se lesionó los meniscos de una de sus rodillas, lo que causó que se ausentara de las canchas desde el primero de febrero de 2015.