Filipe Carvalheiro é formado em Composição pela Escola Superior de Música de Lisboa e em Direção pela Universidade de Cincinnati (E.U.A.). Desenvolveu ainda estudos de aperfeiçoamento em Composição, com Emmanuel Nunes (França) e Karlheinz Stockhausen (Alemanha), e em Direção de Orquestra, com Donato Renzetti (Itália) e Jorma Panula (Finlândia). Apresenta-se sobretudo na Dinamarca, Suécia, Áustria, Inglaterra e Alemanha. É, atualmente, maestro titular da Kammerorkester Musica (Copenhaga) e do Kammerkoret Musica (Copenhaga).

Como maestro convidado ou assistente, tem colaborado com diversas orquestras e coros do norte da Europa, destacando-se a sua colaboração com o Teatro Real de Copenhaga, a Ópera de Hedeland, a Orquestra Sinfónica do Norte da Zelândia e o Ensemble MusikAlliancen. Conquistou primeiros prémios em concursos internacionais, destacando-se, por duas vezes, o Conductors Prize, na Polónia (2013) e em Espanha (2015).

Dirigiu no Castelo de Kronborg (Helsingør) o concerto de gala para o lançamento da organização de cooperação internacional «Transition», transmitido em direto para a Dinamarca, Suécia, Hungria, Japão e Índia. A convite da Rainha Margarida II da Dinamarca, dirigiu o concerto comemorativo dos 100 anos de direito de voto feminino naquele país. Desde 1989, Filipe Carvalheiro é o diretor artístico da Temporada de Música em São Roque.