250 milyon il bundan əvvəl indiki Karlsbad mağaralarının ətraf ərazisi qədim bir daxili dənizin sahilini əmələ gətirirdi. İndi bu qədim dənizin dibi indi qayalıqları əmələ gətirib. Fərqli böyüklükdəki bu qayalar Perm dövründən qalma qədim Briozoansları, süngərləri və digər mikroorqanizmləri özündə saxlayır. Perm dövründən sonra suyun çoxu qatılaşmış və evaporit və digər çöküntülərlə örtülmüşdür.

Karlsbad Mağaraları Milli Parkı əhəngdaşı yatağının torpaqaltı su təbəqəsinin üstündə olduğu yerdə yerləşir. Mağaranın əmələ gəlməsi zamanı o, yeraltı su təbəqəsində olub. Hətta aşağıda neft ehtiyatları olub. Sezon erasının sonlarında hidrogen-kükürd neft təbəqəsindən yeraltı su təbəqəsinə sızmağa başlayıb. Hidrogen-kükürd ilə suyun tərkibindəki oksigenin birləşməsi kükürd turşusunu əmələ gətirdi. Kükürd turşusu öz növbəsində əhəng daşını həll edərək mağaraları əmələ gətirib. Mağarada gipsin tapılması bu hadisəni təsdiq edir. Belə ki, bu maddə kükürd turşusu ilə əhəngin birləşməsindən yaranıb.

Suyun mağarada quruması ilə birlikdə burada Speleotim mineralları əmələ gəlib. Üst təbəqənin aşınması nəticəsində 1 milyon il içində Karlsbad mağaralarının indiki təbii girişi yarandı. Yerüstü təbəqənin aşınması ilə hava mağaralara daxil oldu. Yağış suyunun və qar ərintisi mağaranın dərinliklərinə sızdı və karbon-dioksidi özünlə apardı. Sonra bəzi yerlərdə su tavana qədər çatırdı və suyun çökməsi və buxarlanması arxada kalsium-karbonat buraxdı. İndi bizim tanıdığımız Stalaktitlər belə əmələ gəldi. Bundan əlavə, mağaranın dibi suyun quruması nəticəsində özündə karbonat turşusu və başqa mineralları saxlaya bilər. Stalaqmitlər məhz belə yarandı. Mağarada həm də başqa quruluşları görmək olar: Soda çöpləri, mağara manifakturaları, helektitlər, mağara popkornları və s. Yüksək temperaturda torpaqda karbon-dioksidin əmələgəlmə göstəricisi artdığı kimi ətraf mühitin temperaturunun dəyişməsi mağaradakı speleotem qayalarına təsir edir. Speleotem qayalarının rəngi mineralların tərkibi formulları ilə müəyyən olunur.

Hələ gənc oğlan ikən mağaraları ev nərdivanı ilə tədqiq edirdi. O böyüyəndən sonra mağara ilə bağlı bir çox tədqiqatlarını davam etdirdi. Mağaradakı bir çox salonu məhz o adlandırdı: "Big Room", Kraliçalar Salonu, Krallar Sarayı, Papon salonu, Nyu-Meksika salonu, Yaşıl Göl salonu və s. Vayt salonlarla yanaşı, mağaralardakı bir çox quruluşu da adlandırdı: Totem Dirəyi, Kaftar Barmağı, Nəhəng Günbəz, Dibsiz Quyu, Fairlandiya, Aysberq Qayası, Günəş Məbədi, Dövrlər Qayası və s.

Mağara və milli park öz adını yaxınlıqdakı Karlsbad şəhərindən alıb. Şəhər isə öz adını indi Karlovi-Vari (həm də "Çarlzbat"(Çarlinin yarasaları) kimi tanınır) adlanan, əvvəl isə almanca "Karlsbad" kimi tanınan Çexiya şəhərindən götürüb.

1932-ci ilə qədər ziyarətçilərin mağaranı ziyarət etməsi çox çətin idi. Lakin 1932-ci ildə mağarada böyük Ziyarətçi məntəqəsi və aşağıya düşmək üçün iki qaldırıcı lift istifadəyə verildi. Yeni tikilidə kafe, muzey, təcili yardım məntəqəsi, gözləmə otağı yerləşirdi.

• 25 oktyabr 1923-cü il - ABŞ prezidenti Kalvin Kulic mağaranı "Karlsbad Mağarası Milli Abidəsi" elan etdi.
• 2 aprel 1924-cü il - ABŞ prezidenti Kalvin Kulic ərazidə milli parkın qurulması mümkünlüyü haqqında qərar çıxartdı.
• 3 may 1928-ci il - Karlsbad ərazisində milli parkın qurulması haqqında yeni qərar çıxarıldı.
• 14 may 1930-cu il - ABŞ Kongresinin aktına əsasən Karlsbad Mağaraları Milli Parkı yaradıldı.
• 17 iyun 1930-cu il - Milli park prezident Herbert Huverin qərarına görə təsnifatlaşdırıldı.