Obec leží u hranic se Slovenskem v údolích Vsetínské Bečvy a jejích přítoků při úpatí Javorníků v nadmořské výšce 512 m. V obecním pečetidle z r. 1762 je kozel stojící na návrší v krajině porostlé stromy. Velké Karlovice mají jméno po svém zakladateli Karlu Jindřichu ze Žerotína, název se objevuje v podobách Karlowitz (1846), Gross Karlowitz, Hrubé Karlovice (1872). Údajný dávný název Dolina Urgatina, který prý označoval údolí Velkých Karlovic, není v žádném historickém pramenu doložen.
Ves byla založena r. 1714 majitelem rožnovského panství Karlem Jindřichem ze Žerotína listinou na území, které původně náleželo ke vsetínskému panství a na nějž si nároky kladli i majitelé panství Povážská Bystrica. Majitelé vsetínského panství se svého nároku na tuto oblast nikdy nevzdali a r. 1774 dosáhli oddělení části Karlovic, tzv. Malých Karlovic, od rožnovského ke vsetínskému panství. Velké Karlovice byly do r. 1849 součástí panství Valašské Meziříčí-Rožnov, r. 1849 se obec stala součástí politického okr. Valašské Meziříčí a r. 1911 byla připojena k okr. Vsetín. R. 1966 byly Velké Karlovice a Malé Karlovice sloučeny.
Velké Karlovice byly pasekářskou obcí s velkým počtem rozptýlených samot a rozsáhlým katastrem. R. 1835 zde žilo 3 437 obyvatel a bylo 313 domů. Ve vsi bývala potašárna, stanice portášů a celní a třicátkový úřad. R. 1843 bylo v obci 8 moučných mlýnů a 13 vodních pil a rozšířená domácí výroba šindelů, dřevěného hospodářského a domácího nářadí, dýmek a houní. Nejvýznamnějším hospodářským odvětvím však bylo sklářství. R. 1826 byla postavena Františčina huť, jež přešla r. 1840 do nájmu firmy S. Reich. Tato firma zřídila r. 1863v údolí Léskové druhou sklárnu Mariánskou huť.
Průmysl podnítil rozvoj dalších živností – r. 1911 zde bylo 14 hostinců, 2 koláři, 5 kovářů, 10 krejčích, 4 krupařství, malíř a natěrač, 2 mlýny (jeden s pilou), 6 obchodníků se dřevem, 21 obchodů se smíšeným zbožím, 2 s ovocem, 2 se střižným zbožím a 4 s tříslem nebo šindely. Dále 10 obuvníků, pekař, 3 pily, 2 povozníci, 4 prodejci chleba, 2 prodejci kořalky, prodejce tabáku, 3 řezníci, 2 sklenáři, 3 stolaři, 2 tesařští mistři. Sklárna Františčina huť zanikla r. 1912 a Mariánská huť r. 1931. Po r. 1945 byla v obci pila, měl zde sídlo Lesní závod a některé provozovny výrobního družstva Lipta.
První škola v Karlovicích vznikla r. 1755 v souvislosti se zřízením duchovní správy. R. 1820 byla postavena zděná škola U Kostela, r. 1854 byla postavena škola v Podťatém, r. 1865 byla zřízena soukromá škola v Léskovém pro děti zaměstnanců sklárny, ta byla r. 1890 změněna na veřejnou, krátce při ní byla i soukromá německá škola. R. 1885 byla zřízena škola v údolí Miloňov a r. 1888 škola na Soláni, kam docházely děti z Velkých Karlovic, Nového Hrozenkova a Solance. R. 1930 zde byla zřízena měšťanská škola, dále mohla místní mládež navštěvovat hospodářské kurzy (již od r. 1891) a v letech 1923–1949 byla pravidelně otevírána lidová škola hospodářská.
V 50. letech se otevřela základní odborná škola rolnická a bylo organizováno vyučování v zimní škole zemědělské mládeže a v učňovské škole zemědělské. Při reformě školství r. 1953 byla v obci zřízena osmiletá střední škola a děti z nižších ročníků docházely do tzv. národních škol v jednotlivých údolích – Podťatém, Léskovém a Miloňově, dále v Malých Karlovicích a v Karolince. Mateřská škola byla ve Velkých Karlovicích otevřena r. 1954 v budově školy U kostela.
Velké Karlovice byly původně přifařeny k Rožnovu pod Radhoštěm. R. 1732 byl postaven nejprve zděný a r. 1748 kamenný kostel v Hutisku, k němuž Karlovice patřily až do r. 1754. R. 1754 byl ve Velkých Karlovicích postaven roubený kostel P. Marie Sněžné a současně s ním byla postavena i dřevěná budova dnešní fary. R. 1843 byly Velké Karlovice povýšeny na farnost. R. 1900 žilo v obci 4 128 katolíků, 60 židů a 22 evangelíků.
Sklářský průmysl přinesl do obce i bohatý spolkový život: Vzdělávací a zábavní spolek Casino (zal. 1871), Židovský pohřební a podporovací spolek (zal. 1880), Pěvecký spolek Mariánské huti (zal. 1891), Učitelská jednota „Komenský” (zal. 1896), Dobrovolný hasičský sbor (zal. 1903), Jednota Čs. Orla (zal. 1909), Tělocvičná jednota Sokol (zal. 1911), Čtenářský spolek „Palacký” (1911), Jednota zemědělců (1911), Hospodářská besídka (1911), Rybářský spolek (zal. 1919) aj.
Před 1. světovou válkou byly v obci 2 nemocenské pokladny, lékař, 2 porodní báby, poštovní úřad, nádraží, správa velkostatku, četnická stanice. S rozvojem skláren souvisela i výstavba silnice z Velkých Karlovic přes Soláň do Rožnova p. R. a výstavba železniční trati Vsetín–Velké Karlovice (1908). V meziválečném období byla postavena měšťanská škola (1930), obecní úřad (1938), částečně provedena elektrifikace.
R. 1945 se počet obyvatel obce snížil asi o 1/3 v důsledku osídlování pohraničí, v 60. a 70. letech způsobilo odliv obyvatel stěhování do měst. Postupně pokračovala elektrifikace odlehlých údolí a samot, výstavba rodinných domků, byl postaven hotel Razula a další rekreační zařízení, lyžařské vleky a koupaliště, mateřská škola (1981). V 90. letech byla zřízena kanalizace, skládka odpadů, plynofikace a vodovodní síť. K 1. 1. 2020 zde žilo 2370 obyvatel.
V obci se dochovalo mnoho objektů původní roubené architektury. Nejvýznamnějším z nich je roubený kostel P. Marie Sněžné z r. 1754 spolu s objektem fary (čp. 274) a kamenným křížem. Nedaleko od kostela se nachází v tzv. kupeckém domě (čp. 267) z r. 1813 Karlovské muzeum. V údolí Bzové se dochovalo karlovické fojtství z r. 1796 (čp. 23). Nedaleko obecního úřadu se nachází zčásti roubený tzv. panský dům. Dále je v obci pomník Dobromila Kováře, popraveného Němci na konci 2. světové války, k období boje proti německým okupantům se vztahuje pamětní deska partyzána Františka Tomka u horní školy. V údolí Malá Hanzlůvka se rozkládá přírodní rezervace Razula, přírodní zvláštností je rovněž jezírko v údolí Jezerné.