Kooli ajalugu algas 1875. aastal, mil asutati Pauline Jürgensi II Eraalgkool.
1925. aastal jätkati tegevust vastvalminud koolihoones aadressil Lina 2. Muusikaliste teadmiste ja oskuste kujundamise eesmärgil avati 1961. aastal koolis muusikakallakuga klassid. 1969/1970. õppeaastast sai sellest muusika ja ajaloo süvaõppega üldhariduslik keskkool, mis 1995. aastal nimetati ümber Tartu Karlova Gümnaasiumiks.
2014. aastal viidi Tartus lõpule koolivõrgureform, suleti kooli gümnaasiumiaste ja koolist sai põhikool – Tartu Karlova Kool. Sellest ajast on meie kool ühe asutusena tegutsev põhikool – huvikool (koorikool), eesmärgiks pakkuda lisaks kvaliteetsele põhiharidusele võimalust omandada ka väga head koorimuusikaalased teadmised ja oskused ning siduda üld- ja huviharidus ühtseks lapsesõbralikuks hariduseks.
Aasta õpetaja:
muusikaõpetaja ning koorijuht Uno Uiga (1995)
Aasta koolijuht:
Tartu aasta koolijuht Undel Kokk (2015)
Aasta tegu:
Aasta Tegu Hariduses finalist Annelii Traks (2014)
Aasta koostööpreemia:
hääleseadja, soolo- ja ansamblilaulu õpetaja, koolitaja vokaal- ja kõnetehnika alal Tiia Puhvel (2021)
Eesti Kooriühingu aasta õpetaja:
muusikaõpetaja-dirigent Ave-Maria Sild (2007)
muusikaõpetaja-dirigent Vilve Maide (2016)
muusikaõpetaja-dirigent Annelii Traks (2022)
Elutöö preemia:
Tartu aasta õpetaja elutöö preemia huvihariduse kategoorias Undel Kokk (2018)
Tartu aasta õpetaja elutöö preemia kandidaat Tiia Puhvel (2023)
Tartu aasta õpetaja:
klassiõpetaja Kätlin Lühiste-Mootse (2024)
tugispetsialist Sigrid Siimann (2024)
huvialaõpetaja Vilve Maide (2023)
klassiõpetaja Heli Pundonen (2023)
klassijuhataja Ulve Pedastik (2022)
klassiõpetaja Merike Heeringson (2021)
aineõpetaja Agnes Allabert (2020)
klassiõpetaja Jane Kukk (2020)
klassiõpetaja Anne Mägi (2019)
klassiõpetaja Killu Teras (2017)
soololauluõpetaja Tiia Puhvel (2012)
inglise keele õpetaja Juta Hennoste (2010)
eesti keele ja kirjanduse ning meediaõpetaja Külliki Kask (2009)
bioloogiaõpetaja Külli Praakli (2005)
direktori asetäitja õppealal pedagoogikamagister Boris Goldman (2002)
ajalooõpetaja Maaja Nagel (1999)
keemiaõpetaja pedagoogikamagister Anneli Lukason (1998)
muusikaõpetaja – koorijuht Lennart Jõela (1997)
Eestimaa õpib ja tänab:
huvikooli õpetaja Sander Tamm (2022)