Originariamente era un avamposto militare fondato il 1º luglio 1869, e crebbe nel XIX secolo dopo che gli esploratori arrivarono per mappare cime e valli che separavano il Kirghizistan dalla Cina. Nel 1880 la popolazione di Karakol subì un aumento grazie all'afflusso di Dungani, musulmani cinesi in fuga dalla guerra in Cina.

Nel 1888 l'esploratore russo Nikolaj Michajlovič Prževal'skij morì a Karakol di febbre tifoide, mentre si preparava ad una spedizione in Tibet. La città fu rinominata Prževal'sk in suo onore. Dopo le proteste locali, la città tornò al vecchio nome nel 1921, decisione ribaltata nel 1939 da Stalin per celebrare il centenario della nascita dell'esploratore. Karakol rimase quindi Prževal'sk fino al crollo dell'Unione Sovietica nel 1991.

Il vicino lago Ysyk-Köl fu usato dai militari russi come luogo di collaudo e prova per mezzi navali ed anfibi, ma soprattutto per i sommergibili, per la messa a punto di sistemi di propulsione e di guida. La città ospitò quindi molti militari con le loro famiglie. Oggi Karakol e la regione circostante sono luogo turistico per i viaggiatori che visitano il vicino lago.