Nasceu em 4 de outubro de 1901, no Rio de Janeiro, filho de Mario Barbosa Carneiro e Maria Theodora de Berrêdo Carneiro. Em 1919 ingressou na Escola Politécnica do Rio de Janeiro, onde em 1923 formou-se no curso de química industrial. Como docente atuou no Instituto de Educação do Distrito Federal (1922-1932), na Escola Politécnica do Rio de Janeiro (1923-1927) e na Faculdade de Medicina da Universidade do Rio de Janeiro (1932-1934). Em 1927 casou-se com Corina de Lima e Silva, tendo dois filhos: Beatriz Clotilde e Mário Augusto. Em 1931 obteve o grau de doutor em ciências pela Universidade de Paris ao apresentar a tese Le guarana et Paullinia cupana H. B. & K.: contribution à l'étude des plantes à caféine. De 1932 a 1934 trabalhou como chefe da Seção de Pesquisas Agrícolas e Industriais do Instituto de Óleos do Ministério da Agricultura, e entre 1933 e 1935 foi auxiliar técnico do gabinete do ministro da Agricultura Juarez Távora. Nesse período também exerceu os cargos de secretário de Agricultura, Indústria e Comércio de Pernambuco e de diretor do Departamento de Matérias Primas Vegetais e Animais do Instituto Nacional de Tecnologia, do qual foi chefe do Laboratório de Química e Vegetal. Entre 1938 e 1944 foi assistente técnico do Escritório de Propaganda e Expansão Comercial do Brasil na França e seu vice-diretor nos dois anos seguintes. Ainda em 1944 passou a assistente técnico do gabinete de Alexandre Marcondes Filho, ministro do Trabalho, Indústria e Comércio. Em 1939 realizou o inventário completo dos arquivos de Auguste Comte e contribuiu para a difusão das ideias positivistas no Brasil com a criação da Associação Internacional Casa de Auguste Comte, que dirigiu de 1954 a 1980. No panorama internacional, foi delegado adjunto do Brasil em 1946 na Conferência das Nações Unidas. Ainda nesse ano participou da comissão preparatória da Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO), quando propôs a criação do Instituto Internacional da Hiléia Amazônica, que se destinaria a atividades de cooperação científica entre o Brasil e demais países. Na UNESCO teve destacada atuação como representante brasileiro (1946-1958), embaixador, chefe da delegação permanente do Brasil (1958-1966), delegado nas Conferências Gerais (1946-1964 e 1968-1978) e membro do Conselho Executivo (1946-1982). Em 1950 assumiu a presidência da Comissão Internacional para a Organização da História Científica e Cultural da Humanidade. Entre 1950 e 1980 foi vice-presidente do Centro Internacional de Crianças. Em 1955 criou em Paris a Casa do Brasil. De 1961 a 1980 presidiu o Comitê Executivo da Campanha Internacional para Salvar os Monumentos da Núbia, no Egito. Integrou a Associação Brasileira de Educação (1924), a Union Rationaliste (1938), a Academia Brasileira de Ciências (1939), a Sociedade de Beneficência Brasileira (1940), o Conselho do Institute Internacionale Philosophie Politique (1953), a Associação Montessori Internacional (1956), o Conselho Indiano de Relações Culturais (1965), o Conselho Deliberativo do Museu de Arte Moderna (1967), a Academia Brasileira de Letras (1971), entre outras. Morreu em 17 de fevereiro de 1982, no Rio de Janeiro.