Một khu định cư kiên cố cuối thời đại đồ đồng đã được tìm thấy ở Drahovice. Các phát hiện ở Tašovice và Sedlec đã cho thấy một khu định cư người Slav trên địa điểm Karlovy Vary. Người dân sống gần khu vực này từ thế kỷ 13 và họ hẳn đã nhận thức được tác dụng chữa bệnh của các suối nhiệt.[1]

Từ cuối thế kỷ 12 đến đầu thế kỷ 13, những người Đức từ các vùng nói tiếng Đức gần đó đã đến định cư ở đây, làm nghề thủ công và thợ mỏ để phát triển kinh tế khu vực. Cuối cùng, Karlovy Vary lúc đó có tên là Karlsbad đã trở thành một thị trấn có dân cư nói tiếng Đức.[2]

Năm 1325, ngôi làng nhỏ Obora ở khu vực thành phố ngày nay đã được nhắc đến. Karlovy Vary trở thành một khu định cư nhỏ rất có thể được thành lập vào khoảng năm 1349. Theo truyền thuyết, Karl IV đã tổ chức một cuộc thám hiểm vào những khu rừng xung quanh Karlovy Vary ngày nay trong thời gian ở Loket. Người ta nói rằng, nhóm người của ông đã từng tình cờ phát hiện ra một suối nước nóng, và nhờ có nước từ suối mà Karl IV đã chữa lành vết thương ở chân.[3]