Bereits um 1829 erhielt die einstige Fischerkolonie und Wohnsiedlung den Namen, nach dem damaligen Stettiner Regierungsrat, Carl Triest, der den Ort mitbegründete. 1930 wurde Karlshagen zum Wohnort für die in der Heeresversuchsanstalt Peenemünde arbeitenden Raketeningenieure, Wissenschaftler und Arbeiter.
Ferienwohnungen, Hotels, Restaurants und ein großer Campingplatz entstanden nach dem zweiten Weltkrieg und es entwickelte sich ein reger Tourismus, da Karlshagen direkt an der Ostseeküste liegt und über einen Yachthafen zur Peene verfügt.
Seit 1997 ist Karlshagen wieder staatlich anerkannter Erholungsort und darf seit 2001 offiziell den Namen „Ostseebad Karlshagen“ führen. Der Ort bietet seinen Gästen ganzjährig ein vielfältiges Kulturprogramm und durch die touristischen Entwicklung hat er in den letzten Jahren auch international an Bedeutung gewonnen.