Най-старите следи от живот, открити в землището на Карлово, датират от новокаменната епоха. Останки от пътни съоръжения и крепости, монети и битови предмети свидетелстват за живота на траки и римляни по тези места. През средновековието в близост до днешно Карлово са съществували няколко селища, чийто наследник е днешния град. На това място Карлово съществува от края на ХV век, когато османския военачалник Карлъ Али бей получава тези земи като феодално владение. Дошлите турци се заселват в старото селище Сушица, а българското население е изтласкано на юг от построената през 1485 г. Куршум джамия. Името Карлово се налага постепенно в по-късно време и вероятно произлиза от името на Карлъ бей.
Няма област в обществения живот, изкуството, науката, в която Карлово да няма принос. Роден град е на д-р Иван Богоров – издател на първия български вестник, Иван Попов – основател на българския театър, Пешо Радоев – основоположник на балетното изкуство в страната, бележитите артисти Васил Кирков и Елена Снежина, скулптора проф. Иван Лазаров, алпиниста Христо Проданов.
С красивия си административен и търговски център, оформен като пешеходна зона около централния площад “20 юли”, с парка и водопада “Сучурум” в подножието на планината, с историческите и архитектурни забележителности, със съхранената природа и хижите в Стара планина и Средна гора Карлово привлича много туристи.
В началото на третото хилядолетие Карлово е съвременен град, съчетаващ модерното с безценното културно-историческо наследство и традиции, с уникалните природни забележителности. Градът се е разраснал многократно. В него живеят около 30 хиляди души.