Eduard Carbonell Esteller estudià filosofia i lletres a la Universitat de Barcelona i a la Universitat Complutense de Madrid, i va ampliar els seus estudis a Itàlia. És doctor en història de l’art per la Universitat de Barcelona amb un estudi sobre l’ornamentació en la pintura romànica a Espanya. Va ser professor a la Universitat Autònoma de Barcelona (1972-1988). Del 1978 al 1980, i del 1985 al 1988, va ser director del Departament d’Art de la Universitat Autònoma de Barcelona. L’any 1987 obtingué la càtedra d’història de l’art (art medieval) de la Universitat Autònoma de Barcelona i des del 1997 és catedràtic de la Universitat de Girona (patrimoni i museologia). Ha estat director general del Patrimoni Cultural de la Generalitat de Catalunya (1988-1994), càrrec des d’on va participar en la redacció de diverses disposicions legislatives, com ara la Llei 17/1990, del 2 de novembre, de Museus; la Llei 4/1993, del 18 de març, del Sistema Bibliotecari de Catalunya, i la Llei 9/1993, del 30 de setembre, del Patrimoni Cultural català. Ha estat director general del Museu Nacional d’Art de Catalunya des de l’octubre del 1994 fins al desembre del 2005; ha dirigit la instal·lació del museu (art romànic, 1995; art gòtic, 1997) fins a la seva obertura completa (del Renaixement fins a les Avantguardes del s. xx) el desembre del 2004. Va ser president de la Comissió Museus i Patrimoni de l’Institut de Cultura de Barcelona, pel Pla Estratègic de Cultura, de l’Ajuntament de Barcelona el 2002. El gener del 2006 tornà a la seva càtedra a la Universitat de Girona, on ha dirigit el Màster Oficial en Gestió del Patrimoni en l’Àmbit Local fins al curs 2012-2013. Des del 1998 fins al 2012 va dirigir també el mòdul de Gestió del patrimoni del Màster de la Universitat de Saragossa. Ha estat membre avaluador de l’Agència de Qualitat Universitària de Catalunya (AQU), de l’Agència Nacional d’Avaluació i Prospectiva (ANEP) i de l’Agència Nacional d’Avaluació de la Qualitat i Acreditació (ANECA), i va formar part de la Comissió d’Avaluació de Projectes de Recerca del Ministeri de Ciència i Innovació des del 2009 fins al 2016. Ha impartit cursos i conferències sobre art medieval i patrimoni cultural i museus en diverses universitats de l’Estat espanyol, Mèxic, Itàlia i França, així com en museus espanyols i europeus.

Pel que fa a les col·laboracions científiques, ha estat membre del Comitè Assessor de la revista Quaderns d’Estudis Medievals de Barcelona, des de la seva fundació el 1980 fins al 1995; coordinador del comitè de redacció, de l’àrea d’imatgeria, pintura i arts de l’objecte de Catalunya romànica, obra en vint-i-quatre volums de la Fundació Enciclopèdia Catalana, i membre del seu Comitè Assessor des del 1988; assessor de sociologia de l’art, de l’obra de la Fundació Jaume Bofill, Diccionari de ciències socials als Països Catalans, segles xviii, xix i xx, i redactor també de diverses veus; membre de la Comissió d’Arqueologia Medieval de la Generalitat de Catalunya per a l’exposició «L’arqueologia a Catalunya avui» i la publicació de dos volums sobre el tema (1982); membre de la comissió organitzadora del IV Congreso Español de Historia del Arte (CEHA), celebrat a Barcelona l’octubre del 1984; col·laborador d’Enciclopedia dell'arte medievale (Roma, Istituto Enciclopedia Italiana, 1995), i col·laborador de The dictionary of art (Londres, Mac Millan Publishers, 1996). Ha dirigit diversos projectes de recerca a l’entorn de l’art medieval i el patrimoni cultural.
  Ha publicat nombrosos articles a revistes nacionals i estrangeres amb una temàtica a l’entorn de l’art medieval, el patrimoni cultural i els museus. Sobre patrimoni cultural, destaquen «Algunes consideracions sobre història de l’art i restauració monumental: Sant Pere de Rodes», a Història i arquitectura. La recerca històrica en el procés d’intervenció en els monuments (Barcelona, Diputació de Barcelona, 1986); «Reflexiones en torno a los museos, hoy» (Museos-es, Madrid, 2005); «A l’entorn del paisatge cultural» (Mnemòsine. Revista Catalana de Museologia, Barcelona, 2010), i diversos articles sobre el Museu Nacional d’Art de Catalunya al Butlletí del Museu Nacional d’Art de Catalunya, «En torno al concepto de Patrimonio Cultural» (Estudios de Historia del Arte, Saragossa, 2013) i «Las ciencias del patrimonio» (Spinor, Mèxic, 2016).
  Entre les seves obres publicades sobre art romànic, cal citar L’art romànic a Catalunya, 2 v. (Barcelona, Edicions 62, 1974-1975); «L’ornamentació a la pintura romànica catalana» (Barcelona, 1981 —part de la seva tesi doctoral—); «El Laberinto de Santa Maria de Taüll» (Fragmentos, Madrid, 1991); amb J. Sureda, Tresors medievals del Museu Nacional d’Art de Catalunya (Barcelona, Lunwerg, 1997); «Les influències de l’estètica musulmana a l’art romànic català», a L’islam i Catalunya (Barcelona, Lunwerg, 1998), i «Le Baldaquin de Ribes et l’iconographie de l’autel roman», al simposi Autour de l’autel roman catalan (París, 2008).
  Una altra de les seves àrees de treball és l’art i l’arquitectura anteriors al romànic, és a dir, des de la tardoantiguitat fins al segle xi. Es poden citar, entre els seus treballs: «Considérations sur l’autel et son environment dans les representations miniaturées des Beatus» (Les Cahiers de Saint-Michel de Cuxa, Sant Miquel de Cuixà, 1982); «Algunes reflexions sobre l’arquitectura a Catalunya a l’entorn de l’any 1000», al Simposi Internacional d’Arquitectura a Catalunya, segles ix, x, i primera meitat del segle xi (Girona, 1994, que dirigí el 1988); «Evolució arquitectònica de les esglésies de Terrassa s. iv-xi, a Actes del Simposi Internacional sobre les Esglésies de Sant Pere de Terrassa (Terrassa, Centre d’Estudis Històrics, 1992); «L’arquitectura religiosa a la Catalunya del segle ix al x, a Catalunya a l’època Carolíngia. Art i cultura abans del Romànic (segles ix i x) (Barcelona, Museu Nacional d’Art de Catalunya, 1999); El Mediterráneo y el arte. De Mahoma a Carlomagno (edicions en espanyol, italià, francès, alemany i anglès; Barcelona, Lunwerg, 2001; coeditor i redactor dels capítols referits a Catalunya i a Hispània); «L’art de l’an 1000 à Catalogne» (Les Cahiers de Saint-Michel de Cuxa, Sant Miquel de Cuixà, 2001); el manual Arte paleocristiana (amb traduccions a l’alemany i al francès; Milà, Jaca Book, 2007); «Aproximación a una síntesis de la arquitectura en los territorios cristianos que conformarán Cataluña (siglos vi al ix)» (Archivo Español de Arqueología, Madrid, 2012), i els capítols dedicats a l’art de Catalunya dels segles ix, x, xi, xii i xiii del llibre col·lectiu Naixement de la nació catalana (Barcelona, Enciclopèdia Catalana, 2017). Ha dirigit diverses tesis doctorals i treballs finals de màster sobre art medieval i patrimoni cultural.