Den 23-Jährigen hatten die Königsblauen bereits in der Rückrunde der Vorsaison an den Drittligisten Viktoria Köln verliehen, auf Schalke hat Carls noch einen Vertrag bis Sommer 2022.
"Jonas hat großes Potenzial, benötigt aber regelmäßige Einsätze, um sich noch weiterzuentwickeln. Diese Möglichkeit kann ihm Vitoria Guimaraes bieten", sagte Sportvorstand Jochen Schneider.
Nachdem Carls in der Hinrunde bei S04 ohne Einsatz geblieben war, avancierte er in Köln in der 3. Liga mit 17 Einsätzen zum unumstrittenen Stammspieler. Nach dem Abgang des Defensivspielers hat Schalke immer noch 28 Spieler im Profikader.
