Сан-Карлос основал в 1763 году испанский губернатор Педро де Севальос, разместив здесь семьи португальского происхождения, переселённые в условиях борьбы империй за пограничные территории. Город получил регулярный план и стал опорным пунктом сельскохозяйственного района. Колониальный дом 1786 года позднее использовался как тюрьма и кабильдо, а сегодня хранит региональный музей. В 1792 году началось строительство церкви Сан-Карлос-Борромео; храм открыли в 1801 году и освятили в 1804-м. Жители города участвовали в освободительных войнах, а полковник Леонардо Оливера стал одним из местных героев. В XIX веке росли скотоводство, торговля и мукомольное производство. Molino Lavagna отражает индустриализацию сельского хозяйства. В 1929 году открылся театр Sociedad Unión, важный для музыки, кино и общественной жизни. В XX-XXI веках Сан-Карлос оказался рядом с быстро растущей курортной зоной, но сохранил собственные музеи, карнавал и историческую идентичность.