Carvalhosa é uma povoação antiquíssima, cuja existência é anterior à fundação da nacionalidade. Prospeções aqui realizadas, dizem-nos que este território é habitado desde tempos imemoriais. No seu perímetro físico foram identificados o Castro de São Domingos, na fronteira com as vizinhas freguesias de Ferreira e Paços de Ferreira e as Necrópoles de São Roque e de Peias. No Castro de São Domingos foram identificados vestígios de muralhas defensivas e fragmentos de cerâmica anteriores à Romanização. A Necrópole de São Roque que foi descoberta em 1952, aquando da abertura de um arruamento e  contribuiu com imenso espólio para o estudo dos povos que remotamente povoaram este espaço. Foram descobertas algumas sepulturas com oferendas diversificadas, casas e fornos, identificativos de um núcleo habitacional ligado à Necrópole. Do espólio recolhido, que se encontra disperso por coleções particulares, merecem algum destaque peças intactas de cerâmica comum, jarros, dos quais se destacam três por terem bocal trilobado, bilhas de embocadura de anel côncavo e copos. De Peias, onde foi encontrado algum espólio ocasional (jarros e bilhas) pouco se sabe. Dizem que neste lugar teria existido, também uma Necrópole, embora tudo continue envolto em muitas dúvidas. Segundo documentos medievais datados entre os séculos X e XII Carvalhosa pertencia à Terra de Sousa, área geográfica situada entre os vales dos rios Tâmega e Ferreira, cuja tenência era exercida pela família dos Sousas, como recompensa dos serviços prestados à Coroa. Nos começos do séc. XIII, nas Inquirições de 1220 (inquérito patrimonial régio), toda esta região onde Carvalhosa estava incorporada, aparece abrangida pela designação comum de Terra de Ferreira (área situada entre os rios Sousa e Ferreira). Novo ordenamento que resulta das alterações políticas ocorridas no séc. XII, durante o reinado de D. Afonso II (1210 – 1223), quando se procura recuperar para a Coroa a autoridade pública que se tinha perdido a favor das famílias nobiliárquicas. Intensas lutas de interesses se desenvolveram durante o reinado de D. Sancho II (1223 – 1248) e se prolongaram pelo de seu filho D. Afonso III (1248 – 1279). Mas é com este monarca que o poder régio é instituído, conduzindo tal facto a um novo reordenamento administrativo do reino. Por isso, o território hoje pertencente ao concelho de Paços de Ferreira, nas Inquirições de 1258, passa a integrar-se em dois julgados (de Refojos e Aguiar de Sousa). Carvalhosa ficaria no Julgado de Aguiar de Sousa e na Arquidiocese de Braga até agosto de 1882. Em 1835, passou a pertencer ao Termo do Porto e a depender da sua Câmara Municipal. Com a criação do concelho de Paços de Ferreira, em 6 de novembro de 1836, passa a ser parte integrante deste município, até aos dias de hoje.