Nei dintorni di Carnate è stato ritrovato il coperchio di un sarcofago romano del III secolo d.C., oggi conservato nella villa sei-settecentesca Fornari-Banfi. Le invasioni barbariche che si susseguirono dal V al VI secolo portarono in Italia anche i Longobardi (569), che si stabilirono a Pavia e Monza, lasciando traccia delle loro vestigia anche a Carnate, come testimonia Maria Paola Canegrati nel suo libro.

Nel medioevo il territorio della Lombardia era diviso in contadi rurali, il più antico dei quali viene considerato quello della Martesana, di cui Carnate faceva parte, con Vicomercate (Vimercate) capoluogo. A Vicomercate risiedeva il magistrato togato di tutto il contado. In questo periodo Giovanni Dozio colloca la presenza di una chiesa a Carnate dedicata ai santi Cornelio e Cipriano (X secolo).

La chiesa di Carnate era una cappellania sotto la giurisdizione della Pieve di santo Stefano di Vimercate. Il primo documento scritto che ne testimonia l’esistenza è del 1021 dove Carnate è definito “vicus et fundus”. Un atto notarile del 1072 documenta il lascito di una selva e un campo, siti in Carnate, da parte di Andrea del fu Arialdo detto di Luvaria, alla chiesa di santo Stefano di Vimercate e alla chiesa dei santi Cornelio e Cipriano di Carnate.