Витоки Карлівського історико-краєзнавчого музею йдуть із 1967 року. Краєзнавці міста і сіл району зібрали матеріали й експонати для відтворення історії Карлівщини. Сорок років тому цю роботу, а потім і сам музей, очолив учитель міської школи №1 Левченко Федір Якович. 

Розмістився музей у великій кімнаті районного Будинку культури, мав до 1 тисячі експонатів і понад 10 років вабив до себе відвідувачів, а з 1980 розпочалися його поневіряння: не стало приміщення, втрачалися безцінні експонати. Культура завжди виживала, завдяки ентузіастам і районний музей теж мав їх: Левченко Ф.Я. створив історичну скарбницю району, а Баклицький П.П., заслужений агроном України, відтворив її, відновив експозицію і, що найголовніше, відкрив для відвідувачів у двох маленьких кімнатах. Завдяки його наполегливості музей чотири рази поспіль підтверджував високе звання „народний”. 

У 2001 році здійснилася давня мрія експонатів: вони розмістилися у чотирнадцяти залах окремого, теж історичного приміщення. Їх кількість збільшилася до шести тисяч, і різні століття тепер ніби товпляться на маленькому п’ятачку музею, де кожна зала дихає історією рідного краю, а музейні цінності навперебій розповідають про історичні події та видатних карлівчан.

Експозиція музею розміщена у фойє і дев’яти експозиційних та виставковій залах, де відвідувачі мають змогу знайомитись і вивчати історію Карлівщини. Відвідувачі можуть ознайомитися з постійно діючою виставкою писанок Заслуженого Майстра народної творчості України Ніколаєвського І.О.