До Карловаца на холме над Купой развивалось средневековое поселение Дубовац, известное по источникам с XIII века. Новый город возник не постепенно: 13 июля 1579 года начали строительство габсбургской пограничной крепости против Османской империи. Её назвали в честь инициатора, эрцгерцога Карла II, а план выполнили как правильную шестиконечную звезду с бастионами, рвами и прямоугольной сеткой улиц. Крепость выдержала пограничную эпоху и не была взята османами. В XVIII веке снижение военной угрозы усилило гражданскую торговлю. Карловац получил городскую администрацию в 1778 году и статус свободного королевского города от Иосифа II в 1781-м. Дороги Каролина, Йозефина и Луизиана связали внутреннюю Хорватию с адриатическими портами; зерно и товары перегружали на Купе. В XIX веке железная дорога изменила транспортные потоки, а бывшие укрепления постепенно превратили в парки и общественные пространства. Развивались пивоварение, промышленность, школы и культурные общества. Во время Второй мировой войны регион пережил оккупацию и насилие. В 1991-1995 годах Карловац находился у линии фронта и подвергался обстрелам; район Turanj защищал южный въезд в город. Послевоенное восстановление сохранило военную память, а Aquatika и обновление Zvijezda добавили природный и градостроительный взгляд на его наследие.