Se graduó BA en Clare College, Cambridge, en 1577, y la página de título de su única publicación (1601) lo describe como ‘Preist: Batchelor in Musique'. Su vida profesional la pasó en Norfolk, donde era vicario de St Stephen, Norwich, y canónigo menor de la Catedral de Norwich, mientras desde 1591 hasta 1605 fue Master of the Choristers de esta última. En octubre de 1612 fue presentado al beneficio eclesiástico de Bawsey-cum-Glosthorpe en Norfolk, y probablemente permaneció allí hasta su muerte. Carlton contribuyó a "The Triumphes of Oriana”, el libro de madrigales ingleses publicado por Thomas Morley en 1601.

En el prólogo a sus madrigales Carlton declaraba: ‘yo he trabajado un poco para imitar a los italianos, que están en estos días (como los que más) en alta demanda, aunque todavía no pueda olvidarme que soy inglés'. El elemento italiano es poco evidente en la obra de Carlton, y su selección de textos, sobre todo de aquéllos que contienen sentimientos muy piadosos o morales, muestran un fuerte prejuicio hacia un tipo más antiguo de verso isabelino. Sus simpatías musicales, también, están claramente con la tradición pre madrigalista inglesa ejemplificada por Byrd; de hecho, cuatro piezas en el volumen son obviamente canciones acompañadas por viola, ahora con texto en toda su extensión.

Como Byrd, Carlton se inclinó hacia el contrapunto rítmico fuerte, y su única aventura en el cromatismo para poner música a las palabras 'sharp' y 'flat' en su elegía sobre Sir John Shelton parangona exactamente la de Byrd en "Come, woeful Orpheus".