Nato a Painesville, nell’Ohio, da una famiglia per metà irlandese e per metà scozzese,
si trasferisce nel Wisconsin fino all’età di sedici anni. Intraprende gli studi artistici presso il Cleveland Institute of Art e la Western Reserve University, dove vince diverse borse di studio e consegue la laurea nel 1957. 
Negli anni universitari, compie un viaggio in Messico durante il quale emergono subito le sue doti di attento osservatore della natura. Negli anni del servizio militare porta avanti anche gli studi di fisica nucleare ed entra in contatto con gli artisti della beat generation  da Allen Ginsberg a Jack Kerouac.
Nel 1960, all’età di 25 anni, si trasferisce in Italia e grazie all’amicizia di Willem De Kooning, uno dei maggiori rappresentanti dell’impressionismo astratto, verrà introdotto nell’ambiente culturale e artistico italiano. Nella capitale Carroll incontra e sposa Simona Mastrocinque, figlia del famoso regista e stringe un’importante amicizia con Elio Vittorini e Salvatore Quasimodo che dedica alla sua pittura alcuni scritti.
Carroll affascinato dalla storia culturale italiana, dipinge attraverso un’immaginazione visionaria distinguendosi subito nell’ambiente artistico italiano ed europeo.
Prima del suo viaggio nei parchi naturali, ritrae le città italiane attraverso fotografie,  incisioni e dipinti sempre con approccio curioso e appassionato, cercando sempre energie sepolte al di sotto degli strati: come si vede nei  Ritratti di città, egli non si ferma sulla faccia esterna della realtà, ma si concentra su ciò che è sepolto e che continua a scorrere. Nascono così i suoi dipinti visionari. Ogni immagine di città con  scene quotidiane sprofonda in un’altra situazione e la pittura svela ciò che è nascosto. In quasi tutti i dipinti crea voragini e prospettive allucinatorie.
Nelle sue opere rivela un atteggiamento da esploratore: cerca infatti di capire non solo la fisionomia di un luogo, ma la struttura, le radici profonde. Lo stesso spirito si rivela in una serie di quadri dedicati alle foreste sudamericane  e ai parchi nazionali statunitensi. Di fronte ad una realtà urbana o naturale ha il medesimo atteggiamento conoscitivo: vuole penetrare la sostanza, comprenderne i valori non superficiali. In ogni suo foglio c’è una riflessione, un desiderio di andare aldilà della prima apparenza, alla ricerca della vera identità.
Dopo aver participato a numerose mostre in America e in Europa, Carroll nella metà degli anni Ottanta si dedica alla realizzazione di Multivisioni, installazioni multimediali in cui immagini e suoni si intrecciano creando un sincronismo assoluto. Dedicate ai principali parchi statunitensi, ripete la stessa esperienza anche in Italia a San Rossore, Caprarola, Massaciuccoli e nella riserva naturale del lago di Vico. Senza però mai perdere di vista la pittura che rimane la sua principale attività alla quale affianca anche quella di incisore, creando importanti serie. Una di queste dedicata al Cantico delle Creature, è stata oggetto di una mostra al Museo di Storia Naturale di Piacenza nel 2003.