În 1621 sa dus în Japonia. Acolo a existat o nemulțumire tot mai mare față de numărul catolicilor și creștinilor din viața socială. Al doilea Shogun al dinastiei Tokugawa a emis un decret. Acest lucru a interzis orice învățătură sau practică a credinței creștine. Toți misionarii au fost informați să părăsească Japonia sub amenințarea cu moartea.

Carvalho a trăit pe insula Amakusa deghizată în soldat timp de doi ani. A învățat limba japoneză și s-a asimilat în cultura japoneză. Apoi guvernatorul insulei a recunoscut altora că Miguel era într-adevăr un misionar și a fost alungat de pe insulă.

Cu un ajutor, el a ajuns la Nagasaki unde și-a continuat activitatea misionară și a avut grijă de un mic grup de credincioși. În iulie 1623 se întorcea de la Omura și a fost arestat pe baza cuvântului unui informator. El a fost dus la închisoarea locală unde s-a alăturat doi misionari spanioli și doi japonezi în captivitate. Și-a petrecut timpul în închisoare rugându-se și spunând masa zilnică.



Prizonierii au fost condamnați la moarte, iar Miguel și colegii săi prizonieri au fost arși pe rug la 25 august 1624.


El este sfântul patron al Departamentului de Filosofie al Universității Catolice din Portugalia la Campusul Braga și ziua de sărbătoare este 25 august.