Od 1930 profesor uniw. w Pradze i Chicago; jeden z gł. przedstawicieli empiryzmu logicznego Koła Wiedeńskiego; zajmował się gł. semantyką, logiką formalną i ich zastosowaniami w metodologii nauk, oraz teorią poznania i filozofią nauki, a także badaniem podstaw matematyki, zagadnieniami prawdopodobieństwa, czasu, przestrzeni i logiką indukcji; swymi wczesnymi pracami Carnap nadał empiryzmowi logicznemu postać radykalną (złagodzoną przez późniejszą ewolucję); Carnap głosił tezę, iż filozofia powinna zajmować się jedynie log. analizą języka nauki oraz sformułował postulat fizykalizmu; programowo zwalczał wszelką metafizykę, jako zawierającą „problemy pozorne”; w teorii poznania łączył empiryzm z fenomenalizmem; 1935 wyemigrował do USA; redagował tam (wraz z O. Neurathem i Ch. Morrisem) International Encyclopaedia of Unified Science, stanowiącą próbę syntezy wiedzy nauk.; gł. prace: Logiczna składnia języka (1934, wyd. pol. z przekładem ang. 1995), Testability and Meaning (1936–37), Meaning and Necessity (1947), Logical Foundations of Probability (1950); pol. wybór Filozofia jako analiza języka nauki (1970).