Nagykárolyt 1335-ben említik először az írásos dokumentumok, de már a 13. század második felében a Károlyi család birtokközpontja volt. A település a mai a kastély és a római katolikus templom között terülhetett el. A 14. század első felében már hetivásárt is tarthatott. A 15. században Károlyi Simon kezdte nagyobb településsé fejleszteni. A reformáció korában a lakosság a protestáns hitre tért át, akárcsak kezdetben a Károlyi család is. A Károlyiak viszont később újra katolikus vallásúak lettek, a lakosság egy része is visszatért, ami esetenként gondokat is okozott. 1649-ben telepedtek le a jezsuiták a városban. A törökök egyszer ostromolták a várat, sikertelenül, az osztrák csapatok viszont a 17. században többször is. A Rákóczi-féle szabadságharc során Károlyi Sándor megnyitotta a fejedelemnek a vár kapuját, aki aztán 28 napot töltött itt. A szatmári béke aláírása után a Károlyiak sváb családokat telepítettek Károlyba és környékére, de voltak román, szlovák, ruszin és zsidó telepesek is. Az 1700-as évek második felére több mint 200 sváb család lakott itt. A városban a 370 kézműves 54 iparágat gyakorolt. Érdekesség, hogy a céhek nemzetiségi alapon is elkülönültek. A 19. században több iskola és kulturális intézmény is épült itt, fellendült a város ipara is. 1887. május 6-án hatalmas tűzvész pusztított a városban, ezután alakult ki a város mai képe. A Károlyi-kastélyon kívül számos művészettörténetileg értékes épület áll a városban. A klasszicizáló barokk stílusban épült római katolikus (volt piarista) templomot 1769–1779 között emelték, Franz Sebastian Rosenstingl bécsi építész tervei alapján, majd egy évszázaddal később Ybl Miklós tervei szerint restaurálták. Érdemes megemlítenünk még a 18. században épült református, a görögkatolikus és az ortodox templomot is. A nagyzsinagóga a 19. század végén épült. A vármegyeháza az 1830-as években épült és itt dolgozott jegyzőként Kölcsey Ferenc – erre utal a 2023-ban állított szobor is. Az egykori Arany Szarvas fogadó a 19. század elején épült, majd a század második felében Ybl Miklós tervei szerint építették át. Itt látta meg Petőfi Sándor Szendrey Júliát. Nagykárolyban született többek között Károlyi Gáspár, a Biblia fordítója, Ligeti Antal festőművész és Kaffka Margit író, költő is.

A család egészen a honfoglalás koráig vezeti vissza a származását. A hagyomány szerint a hét vezér közül Kond ágából származik, Anonymus Gestája szerint Kündü fia Kurszán – Árpád előőrse – lett volna a Kaplon nemzetség őse. Az oklevelekkel igazolt családfa gyökere ehhez a nemzetséghez nyúlik vissza 1219-ig. A család ősi otthona Nagykároly, melyhez a 19. század közepére 220 ezer hektár birtok tartozott. A Károlyiak meghatározó szerepet játszottak úgy katonailag, mint politikailag és kulturális téren is. Károlyi Zsuzsanna például Bethlen Gábor fejedelem feleségeként aktív támasza és segítője volt férjének. Károlyi Mihály 1609-ben kapott bárói rangot a várkastélyuk törökökkel szembeni védelmezéséért. 1712-ben Károlyi Sándor grófi címet kapott. Ő az, aki a Rákóczi-féle szabadságharcban a romhányi csata után úgy gondolta, hogy a háborút az általános kimerültség miatt nem lehet folytatni, így részt vett a szatmári béke előkészítésében és ő maga írta alá. A Károlyiak Mária Terézia uralkodása alatt, az országépítő tevekénységeikről és a kimagasló katonai rangjaik által váltak ismét híressé. A családi vagyon legjelentősebb gyarapítója gr. Károlyi Antal volt, aki felesége, báró Harrucken Jozefa révén nagy kiterjedésű birtokokat kapott meg. Ez tette lehetővé, hogy pénzt adományozzon a várak és erődítmények kijavítására, a nagybányai bányahivatal felvirágoztatására, a huszárok támogatására, a pozsonyi nemesiskolára, a Tisza mellékfolyóinak szabályozására, iskolák és templomok építtetésére, tanulók és tudósok támogatására. Ő alapította a család könyvtárát is.

Az első, Károlyi Lancz László által épített „kőházat” 1482-ben említik az írott források. Ez úgy tűnik, lakóház volt, nem töltött be jelentősebb védelmi szerepet. Egy bő évszázaddal később, a törökök előretörésének veszélye miatt Károlyi Mihály a négyszögű alaprajzú várat sáncárokkal, és lőréses bástyákkal erősíti meg. Fiai tovább erősítik az épületet, Lukas Georg Ssicha császári hadmérnök 1666-os rajza bástyás, kaputornyos várat mutat, védőfalakkal, kúttal, szárazmalommal. A 18. században gróf Károlyi Ferenc megbízza a nagyváradi székesegyházat tervező építészt, Giovanni Battista Riccát, hogy tervezze meg a kastély átépítését. Végül nem valósítják meg ezeket a munkálatokat. A következő tulajdonos, gr. Károlyi Antal 1783-ban több építészt is felkér, hogy készítsék el a vár átalakításának terveit, hogy kényelmesebb, reprezentatívabb otthona lehessen a családnak. Ezek a grandiózus tervek sem kerültek kivitelezésre, mert 1784-ben a szomszédos vármegyében román lázadás tört ki és Antal jobbnak látta az építkezés elhalasztását. Fia, József alakíttatja át barokk kastéllyá az épületet. 1792. március 22-én utasítja uradalmi építészét, Bitthauser Józsefet, hogy minél hamarabb készítse el a kastély átépítésének költségvetését és ősszel már el is kezdik a munkálatokat. Következő év végén a kastély tető alatt volt, körülötte pedig angolkertet alakítottak ki. 1847-ben Ybl Miklós végez átalakításokat az épületen. A középkori lovagi kastélyokat idéző mai, neogótikus kinézetét 1893–1896 között nyerte el az épület. Gr. Károlyi István Meinig Arthur építészt bízta meg az átalakításokkal. A végeredmény egy impozáns, mesebeli kastély lett. A központi nagy csarnok mennyezete bájos, virágdíszes, gerendás síkmennyezetű. A színes, virág és geometriai mintás öntött 19. század végi mozaikpadló eredeti állapotában maradt fenn. Innen vezet egy elegáns márványlépcső az emeletre. Az emelet legdíszesebb terme a grófnő szalonja. Gr. Károlyi István 1907-ben bekövetkezett halála után a család nem használta többé állandó lakhelyként a kastélyt. 1918 őszén a kastély bútorzatának és értéktárgyainak nagy része eltűnt. A két világháború között, a magyar és román kormányok között létrejött megállapodás értelmében a család megkaphatta a kastélyban maradt értéktárgyakat (elsősorban a festményeket). A kastély és a város 20. századi történelmének egyik legfontosabb eseménye Ferdinánd román király és felesége, Mária királynő látogatása volt 1919-ben.

Államosítást követő időszak

A két világháború közötti időszakban a kastély egy részét szanatóriummá alakították át, míg másik részében kaszinó működött. A második világháború idején a család beleegyezésével katonai iskola működött a kastélyban, majd 1944-ben termeiben katonai kórházat rendeztek be. Az államosítás után a városi kulturális intézmények működtek itt: könyvtár, kultúrház és múzeum. Ma a kastélyban a múzeumi kiállításokon a helytörténeti gyűjteményt, valamint történeti enteriőröket lehet látogatni.