Karlıova ilçesi Hitit ve Huri egemenliğinden sonra M.Ö. 402'ta Bizanslıların eline geçer. Hz. Ömer zamanında İslam devletlerinin topraklarına katılır. 1071 Malazgirt Zaferinden sonra Selçuklu hakimiyetini takiben Mengücekliler, İlhanlılar, Celayirliler, Akkoyunlular ile Safarilerin hakimiyetine girer. 1514'te Yavuz Sultan Selim�3;3;in Çaldıran Zaferi ile Osmanlı topraklarına katılır. Cumhuriyetin ilanından sonra 1936 yılına kadar Muş iline bağlı Bingöl adını taşıyan bir ilçe merkezi iken; yine 1936'da il haline getirilen şu anki Bingöl iline ilçe olarak bağlanmıştır. 1938'de yürürlüğe giren kanun ile ismi Karlıova olarak değiştirilir.

İlçenin İsminin Kaynağı:
           1936'da Bingöl il merkezi olmadan önce Karlıovanın adı Bingöl olarak geçmekteydi. Şu anki Bingöl il olduktan hemen sonra bu ilçeye başka bir isim vermek için toplanan kaymakamlık heyeti ilçeye isim bulmakta zorluk çeker. Müzakere ve münakaşalardan bir türlü sonuç alınamamaktadır. Posta eri Bu arada Kaymakamlık toplantısına kulak misafiri olur. Posta eri daha fazla dayanamaz ve içeri girer. Selam verdikten sonra : Müsaade ederseniz ben bir isim vereyim der. Kendisine müsaade verilir. Posta eri: Efendim, dışarıya baksanıza bu ova karla kaplı, bu ovanın adı 'Karlıova olsun' der. Bu isim Kaymakamlık makamınca hoşa gider ve Bingöl isminin Karlıova olarak değiştirilmesi uygun görülür. Bakanlar Kurulu�3;3;nun 27.07.1938 tarihli kararı ile ilçenin adı Karlıova olarak değiştirilir.