O distrito de São Carlos do Jamari foi criado por intermédio da Resolução nº 122, de 21 de novembro de 1985, com amparo na Lei Complementar nº 39, de 10 de dezembro de 1980.

Segundo o professor e historiador Abnael Machado de Lima, a Vila de São Carlos do rio Madeira situada em sua margem esquerda, confrontando com a foz do rio Jamarí é a localidade mais antiga no espaço atual limitado pelo estado de Rondônia.  Foi fundada em 1723 pelo padre jesuíta João Sam Payo, com a denominação de Missão  de Santo Antônio do Alto Madeira, removendo-a em 1727 da margem do rio mais para o interior, nas proximidades do lago Cuniã, visando torná-la menos vulnerável aos ataques dos indígenas (Mura, Muduruku, Parintintin) e dos predadores de índios.

Em 1797 o governo português no local da missão transferida, instalou o povoado de São João do Crato, constituído de degredados e mulheres de vida errada, portugueses, ciganos e famílias indígenas trazidas do rio Negro.  O administrador do povoado era o Ouvidor Luiz Pinto de Cerqueira, substituído em 1801 pelo capitão Marcelino José Cordeiro, o qual devido às condições endêmicas do local e a permanente ameaça de ataque dos indígenas, o abandonou em 1802, localizando a sede do povoado num local um pouco abaixo deste, a onde já havia alguns moradores, estabelecendo o posto fiscal e o registro de ouro para embarcações que desciam de Mato Grosso, construiu abrigo para o destacamento militar, barracas para os colonos e a capela dedicada a São João Batista.  O governador do Grão-Pará por decreto deu a essa nova fundação, o nome de Colônia Nova, porém prevaleceu mantido o de São João do Crato, o qual continuou a receber degredados, sendo construídos três barracões dormitórios, um para os homens, outro para as mulheres e outro para os escravos dormirem sob vigilância.  Em 1828, o povoado foi destruído por um incêndio, sendo acusado de ter sido seu autor, o sargento Manoel Batista de Carvalho, administrador do povoado e comandante do destacamento.  Seus habitantes se dispersaram e os soldados também se retiraram.

O Frei Joaquim do Espírito Santo Dias e Silva, em 1858 chegou a São João do Crato encontrando-o habitados por 125 índios.  Tendo adoecido no início de 1859 retirou-se para Portugal.

Em 1860 no local foi instalado um posto militar chamado Santo Antônio e o povoado passou a se denominar São Carlos, ocorrendo grande movimentação de pessoas na extração de látex de seringueira e de vapores descarregando mercadorias e sendo carregados de pelas de borracha e de castanha-do-Brasil.
Os franciscanos frei Jesualdo Mechetti, frei Samuel Mancini e frei Teodoro Portarraro de Massafra chegaram a São Carlos em 8 de janeiro de 1871, tendo por objetivo utilizá-lo como ponto de apoio para a catequização e instalação de missões no rio Jamari e seus afluentes e no alto rio Madeira.  Construíram uma capela provisória e casa para suas residências, dedicando-se à assistência espiritual aos seus habitantes.

Foram construídos vários barracões pelos seringalistas para depósitos de mercadorias importadas e estocagem de pelas de borracha para exportação, em torno destes grande quantidade de barracas expandindo-se o povoado, com o aumento de sua população.

A desvalorização da cotação do preço da borracha no mercado internacional com a consequente crise econômica na Amazônia afetou São Carlos ocorrendo sua estagnação e o êxodo de seus habitantes, a situação não foi mais drástica graças ao tino empreendedor de um dos seringalistas Rodolfo Guimarães, maior proprietário dessa localidade, que passou a investir na produção agrícola e na agroindústria instalando a usina de São Carlos, produzindo mel, rapadura, cachaça e açúcar mascavo, empregando como mão-de-obra os seus ex-seringueiros.

Em 1937, os padres salesianos Ângelo Cerri e Francisco  Pucci projetaram a construção de uma Igreja em São Carlos, e empreendimento apoiado pelos seringalistas Rodolfo Guimarães que doou a Prelazia um terreno de 100 x 100 e, Joaquim Gaspar de Carvalho, Alfredo Barbosa, José Baraúna e Albino Henrique estes cederam suas embarcações para o transporte de pedra e areia tiradas na Cachoeira do Samuel no rio Jamari, tijolo, cimento e outros materiais de Manaus e Porto Velho.  Ainda em fase de construção foi celebrada a primeira missa pelo padre Adriano Tourinho, de Porto Velho.  A igreja foi inaugurada em 7 de setembro de 1942, com sua bênção e a entronização das imagens de sua padroeira, Nossa Senhora Aparecida, doada pelo senhor Rodolfo Guimarães e de São Carlos doada por D. Pedro Massa Bispo da Prelazia do Amazonas.

Na década de 1940 no decorrer da segunda guerra mundial, o Brasil e os Estados Unidos da América do Norte assinaram o Acordo de Washington pelo qual a Amazônia passou a ser considerada zona de guerra, desenvolvendo-se a "batalha da borracha", visando a produção da borracha em  larga escala.  Os seringais foram revitalizados e São Carlos passa por um surto de desenvolvimento econômico, como ponto de concentração dos seringueiros recrutados (soldados da borracha) com destino aos seringais do rio Jamari e de seus afluentes, a instalação de barracões pelos seringalistas, armazéns, casas comerciais e residenciais.

Atualmente no espaço limitado pelo distrito de São Carlos encontram-se duas Estações Ecológicas a 1 e 2 e uma Reserva Extrativista a do lago Cuniã.

No censo de 2.000, sua população era de 756 habitantes, dos quais 390 eram homens e 366 eram mulheres.  Tinha 165 prédios, sendo 132 domicílios particulares residenciais e 15 desocupados e 18 não residenciais.