השטח היה בידיים רוסיות כבר בשלב מוקדם בהיסטוריה, כחלק של רפובליקת נובגורוד. מהמאה ה-13 והלאה חלקים שונים של קרליה צורפו לשוודיה תחת השם קרליה השוודית. במאה ה-18 רוסיה כבשה את השטח.

בשנת 1923 הפכה קרליה לרפובליקה הסובייטית הסוציאלית האוטונומית של קרליה, ובשנת 1940 לרפובליקה הסובייטית הסוציאליסטית הקרלו-פינית עם צירוף הרפובליקה הדמוקרטית הפינית בזמן מלחמת החורף. בהתאם לכך עד לשנת 1956 קרליה הייתה רפובליקה סובייטית שהיא חלק של ברית המועצות.

בשנת 1956 המעמד שונה לרפובליקה הסובייטית הסוציאלית האוטונומית של קרליה כחלק של הרפובליקה הרוסית הסובייטית. במהלך המלחמה כבשה פינלנד חלקים מקרליה אך השטחים חזרו לידיים רוסיות בשנת 1944. הרפובליקה הקרלית הוכרזה כרפובליקה ב-13 בנובמבר 1991 כחלק של תהליך התפרקות ברית המועצות וכינון רוסיה. באותה תקופה הוקמה גם האספה המחוקקת של קרליה שכוללת 35 צירים.