Regionen beboddes ursprungligen av den finsk-ugriska folkstammen karelarna. De kristnades österifrån av rysk-ortodoxa missionärer från Novgorod. Under 1200-talet utkämpades här strider mellan Sverige och Novgorod. Under det tredje svenska korståget (1293–95) erövrade svenskarna, under Torkel Knutsson, Karelens västra del och grundade staden Viborg. Nöteborgstraktaten av år 1323 delade Karelen mellan de två länderna; gränsen norr om Ladoga förblev dock mycket diffus och det blev under 1500-talet omtvistat mellan Sverige och Ryssland ifall gränsen dragits till Bottenviken eller till Norra Ishavet; samma fråga har också sysselsatt moderna historiker. 1300-talet innebar en brytpunkt. Sedan dess har västra och östra Karelen utvecklats åt olika håll. Östkarelen förblev ortodoxt medan den svenska delen av Karelen kom att bli först katolskt och sedan lutherskt i och med reformationen. Viborg kom även att bli provinshuvudstad i den del som vissa gånger kallades för ”Svenska Karelen” och andra gånger för ”Finska Karelen”. I och med den administrativa reformen 1634 kom staden att bli huvudort i Viborgs och Nyslotts län. Området kring Ladogasjön kom att bli Kexholms län.

1721- : vid freden i Nystad kom Ryssland återigen att få den största delen av Karelen. Det överlåtna området kom att kallas för ”Gamla Finland” och sammanfördes till Viborgska guvernementet.

1809- : erövrade ryssarna slutligen hela Finland, som i detta sammanhang ibland kallas ”Nya Finland”. Som ett bevis på sin goda vilja återförenade tsar Alexander I ”Gamla Finland” och ”Nya Finland” år 1812 och kallade det för Storfurstendömet Finland.

1917- : blir Finland självständigt. Inbördeskrig bröt ut mellan ”vita” och ”röda” både i Finland och i Ryssland. Karelen blev under perioden 1919 till 1922 skådeplats för en serie konflikter som gemensamt kallas Frändefolkskrigen (finska heimosodat). De vita ville införliva delar av östra Karelen till det Finska territoriet för att skapa ett Storfinland. Efter Aunus-expeditionen ockuperades Porajärvi av Finland och efter Vienaexpeditionen ockuperades Repola. Genom Fredsfördraget i Dorpat gav dock Finland upp områdena i utbyte mot Petsamo och gränsdragningen från Storfurstendömet fastslogs. Striderna fortsatte dock öster om gränsen. Den Karelska expeditionen (1921–1922) och Metsäsissit stred i vad som kom att kallas Kriget i Östkarelen (1921–1922).

1923- : blir de ryska delarna av Karelen den utifrån Karelska autonoma Sovjetiska socialistiska republiken (ASSR) inom det ryska SFSR. Det finska Sovjetkarelen hade till en början en hög grad av självständighet som dock försvann gradvis under Stalins utrensningar. Samtidigt flyttades stora mängder ryssar från andra delar av riket så att de etniska karelarna kom att bli en minoritet i eget land.

1939- : under det andra världskriget var Karelen återigen skådeplats för våldsamma strider. I samband med den sovjetiska invasionen av Finland 1939 utropade Stalin den Demokratiska Republiken Finland som var en sovjettrogen regim under ledning av den finska kommunisten Otto Ville Kuusinen. Terijokiregeringen (efter staden Terijoki i Karelen) skulle styra Finland efter den förväntade sovjetiska segern, men då segern uteblev upplöstes Terijokiregeringen 12 mars 1940.

1940- : när Moskvafreden ingicks under vinterkriget kom mer än hälften av Västkarelen att tillfalla Sovjetunionen och det Karelska SSR. Ungefär 400 000 finländare fick förflyttas till andra platser i Finland. Vinterkriget och den resulterande sovjetiska expansionen orsakade stor bitterhet i Finland, som förlorade sin näst största stad, Viborg, sina industrier vid floden Vuoksen, Saima kanal (nedre loppet) som kopplar ihop centrala Finland med Finska viken, tillgång till fiskevattnen i Ladoga samt gjorde en åttondel av landets invånare till flyktingar utan chans att återvända. Under fortsättningskriget ockuperade finländarna återigen de överlåtna områdena och största delen av östra Karelen och höll området i tre år. Efter att Finland ingått ett nytt vapenstilleståndsavtal med Sovjetunionen specificerades de nya gränserna vid förhandlingarna i Paris 1947.

1940-03-31 : bildas Karelsk-finska socialistiska sovjetrepubliken, förkortat Karelsk-finska SSR bildades utifrån Karelska ASSR efter Terijokiregeringens upplösning. Huvudort i Karelsk-finska SSR var Petrozavodsk och republiken leddes av Otto Ville Kuusinen. Den 16 juli 1956 blev republiken återigen en del av Ryska SFSR som det omskapade Karelska ASSR.

1991- : Efter Sovjetunionens upplösning kom den Karelska ASSR att bli Republiken Karelen inom Ryska federationen. Uppgifter i augusti 2007 gjorde gällande att Boris Jeltsin i slutet av 1991 skulle ha erbjudit Finland att köpa tillbaka de delar av Karelen, som överläts i samband med krigen. En finländsk expertgrupp räknade ut att bygga upp samhällsstrukturen på kort sikt skulle kosta 64 miljarder mark (drygt 50 miljarder kronor), samt på en längre sikt motsvara drygt 550 miljarder kronor, vilket fick president Mauno Koivisto att tacka nej till erbjudandet. Enligt den ryska tidigare vice utrikesministern Andrej Fjodorov låg förslaget om försäljning som en del av en lista över områden, framtagen av den ryska statsledningen, som i framtiden kunde tänkas kräva autonomi. Listan omfattade bland annat Karelen, Kurilerna, Pytalovo och Kaliningrad. På grund av de extremt dåliga statsfinanserna som rådde i Ryssland 1991 och 1992, fastställde den ryska statsledningen ett försäljningspris på 15 miljarder dollar. År 1994 ansåg dock den ryska statsledningen att frågan om Karelen var avslutad.