Antigo reguengo medieval vinculado ao território de Sintra, a Carvoeira beneficiou de foral passado por D. Manuel, em 28 de Outubro de 1514. Durante mais de três séculos, parece ter tido administração autónoma, mantendo-se o estatuto de reguengo até ao século XVII, altura em que a coroa o vendeu a privados, conhecendo-se alguns donatários de apelido Lavre. Em 1836, extinto o município, passou a freguesia do concelho da Ericeira e, em 1855, integrou o município de Mafra.
Ainda se conserva a antiga casa da Câmara, descrita em meados do século XIX como tendo dous altos, e dous baixos, com sua escada exterior de pedra e que acomodava sala de reuniões, cadeia, açougue e, muito possivelmente, tribunal.
Terra de lendários eremitas, que procuraram o isolamento nas inóspitas falésias de S. Julião, conta-se que uma das atribuições dos seus habitantes era a de montar sentinela a um facho de sinalização, que a tradição coloca na Idade Média e justificável ante o perigo muçulmano, mas que deve antes estar relacionado com a navegação marítima.
A razão de individualidade da Carvoeira não estava, contudo, na linha de costa, mas sim um pouco para o interior do território, onde passava o Rio Grande do Porto. Conhecido como Ribeira de Cheleiros ou Rio Lisandro, este curso fluvial dispunha de um cais perto da atual Capela de Nossa Senhora do Ó, onde se pensa que eram carregadas as embarcações de carvão rumo à capital. Aqui ainda se conserva a antiga ponte medieval sobre o rio Lisandro e a capela, cuja singeleza pode confundir-se com uma simples ermida rural, mas cujo estatuto ao longo da História, como Igreja Paroquial da Carvoeira, lhe asseguram uma especial importância na herança do concelho.
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