Antik Devirde "Paflagonya" (Paphlagonia) olarak adlandırılan bölgenin sınırları içinde yer alan ve yerleşimin erken bronz devrinde başladığı Karabük ve çevresi, Hititlerin; MÖ 1200 göçleriyle yıkılmasından sonra Frig etkisi altına girmiş, M.Ö.V ve IV.yüzyıllar arasında ise Pers egemenliği altında kalmıştır. Bölgede M.Ö.64 tarihinden itibaren ise Romalıların egemenliği görülmüştür.

X.yüzyılda, yaşanılan toplumsal ve iktisadi bunalım nedeniyle meydana gelen göçler sonucunda Anadolu’da nüfusun boşaldığını gören Bizans yönetimi, Germenler, Slavlar, Katalanlar gibi Avrupa kökenli kavimler yanında Peçenek, Uz, Kuman (Kıpçak) gibi Hıristiyanlığı kabul etmiş savaşçı Türk topluluklarını da Anadolu’ya yerleştirmek zorunda kalmıştır. Bizans’ın bir devlet politikası haline getirdiği bu iskan hareketi Eskipazar ve Eflani’nin pek çok yerleşme noktasından önce Türkleşmesine neden olmuştur.

Anadolu Selçuklu Devleti’nin kurucusu Süleyman Şah’ın Komutanlarından biri olan Emir Karatekin, 1082 tarihinde Çankırı’yı fethettikten sonra, Karabük çevresinde bulunan kentlere yönelmiş, 1084 tarihinde Eflani ve Safranbolu’yu ele geçirmiştir. Safranbolu ve çevresi 1416 yılında Osmanlı egemenliğine girmiştir. Karabük Köyü ise Candaroğulları döneminden itibaren, kurulu olan köyler arasında yer almıştır.

Karabük; Batı Karadeniz bölümünde, Araç ve Soğanlı Çaylarının birleşerek Filyos Çayı’nı oluşturduğu noktada yer almaktadır. İlk önceleri Safranbolu ilçesinin Öğlebeli Köyüne bağlı 13 haneli bir köyaltı yerleşim birimi olan Karabük, Ankara - Zonguldak Demiryolu üzerinde küçük bir istasyon konumunda iken, sanayileşme ile birlikte önemli bir merkez haline gelmiştir.

Ülkemizde 1930'larda başlatılan sanayileşme hamlesinde öncelikli sektör olarak düşünülen Demir-Çelik Endüstrisinin tesislerinin kurulabilmesi amacıyla yapılan fizibilite çalışmaları sonucunda, kurulacak fabrika için limanı olan bir merkezin uygun olacağı tespit edilmiş, fakat güvenlik tedbirleri gerekçesiyle Karabük İstasyonu yakınındaki bataklık saha tercih edilmiştir. 3 Nisan 1937’de temeli atılan fabrika, 6 Haziran 1939’da faaliyete geçmiştir. Buna paralel olarak nüfus yoğunluğunun artmaya başladığı Karabük'te 25 Haziran 1939’da belediye teşkilatı kurulmuştur. 1941 yılında Safranbolu ilçesine bağlı bucak olan Karabük 3 Mart 1953 tarihinde 6068 Sayılı Kanunla Zonguldak İline bağlı bir ilçe haline gelmiştir.

Karabük, 6 Haziran 1995 gün ve 22305 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan 550 sayılı Kanun Hükmünde Kararname ile Çankırı’dan; Ovacık ve Eskipazar ilçeleri ile Zonguldak’tan; Eflani, Safranbolu ve Yenice ilçelerinin birleştirilmesiyle Türkiye’nin 78. İli olmuştur.