Nato a Udine nel 1663, dopo la prematura morte dei genitori, nel 1679 Carlevarijs e sua sorella maggiore si trasferiscono a Venezia. Qui viene introdotto a Palazzo Zenobio, la cui nobile famiglia diviene sua mecenate. Da questo momento la sua vita e la sua attività saranno esclusivamente legate a Venezia. 
 
Già in giovane età viene descritto come un affermato pittore di vedute di porti e scene rurali. Il secondo decennio del Settecento segna per lui il momento della piena maturità artistica.  

A oggi è considerato il padre del vedutismo veneziano del XVIII secolo: nonostante non sia stato il primo a specializzarsi in questo genere, il suo interesse per la matematica è evidente nella costruzione di rigorosi scenari prospettici.  

I suoi dipinti e la sua serie di 104 vedute incise di Venezia, pubblicate nel 1703, hanno rappresentato per Canaletto e Guardi un imprescindibile punto di partenza. 
 
Nel 1728 l'artista è colpito da una progressiva forma di paralisi che, nel giro di due anni, lo conduce alla morte, avvenuta nel 1730.