Centrum rozpoczęło działalność 15 maja 1966 r. kiedy to powstał Miejski Dom Kultury w Radzionkowie. W momencie otwarcia instytucja nie była jeszcze w pełni wyposażona. Brakowało elementów nagłośnienia i oświetlenia sali widowiskowej. Braki te zostały uzupełnione dopiero po roku. Oficjalnego otwarcia ośrodka dokonał 15 maja 1966 roku ówczesny przewodniczący Prezydium Wojewódzkiej Rady Narodowej gen. Jerzy Ziętek. Projekt budowy ośrodka powstał z jego inicjatywy i przy wsparciu finansowym Urzędu Wojewódzkiego. W latach 30. XX wieku Jerzy Ziętek był naczelnikiem gminy Radzionków.
Po roku 1975, w związku z przyłączeniem Radzionkowa do Bytomia nazwa instytucji została zmieniona na Środowiskowy Dom Kultury w Bytomiu. Dokładnie z datą 16 grudnia 1976 roku Prezydent Miasta Bytom powołał do życia Międzyorganizacyjny Środowiskowy Dom Kultury w Bytomiu.
W latach 1991 - 1999 dyrektorem instytucji była Dorota Szatters. Zainicjowała cykliczny festiwal teatralny, który pod szyldem "Wiosna Teatralna" po raz pierwszy zaistniał w ofercie kulturalnej ośrodka w 1994 roku. To również z jej inicjatywy przekształcono nazwę ze Środowiskowego Domu Kultury na Centrum Kultury „Karolinka” (uchwała Rady Miasta Bytom z 22 czerwca 1995 roku). Od tego momentu w nazwie instytucji widnieje hasło „Karolinka”. Pomysł na taką nazwę związany był z działalnością folklorystyczną Zespołu Pieśni i Tańca „Mały Śląsk”, który tutaj ma swoją siedzibę.
Warto dodać, że w roku 1998 Radzionków odzyskał prawa miejskie i odłączył się od Bytomia, co miało oczywiście wpływ na status (i statut) Centrum Kultury "Karolinka". Z datą 6 stycznia 1998 "Karolinka" została wpisana do rejestru instytucji kultury prowadzonego przez Burmistrza Miasta Radzionków pod numerem RIK 1.
W roku 2016 Centrum Kultury „Karolinka”, pod dyrekcją Justyny Konik hucznie obchodziło jubileusz 50-lecia działalności. Podczas koncertu jubileuszowego wystąpiły zespoły i formacje działające w "Karolince". Niezwykle wzruszający był moment kiedy na scenie razem stanęli byli dyrektorzy "Karolinki" w towarzystwie gospodarza Radzionkowa, burmistrza Gabriela Tobora, Przewodniczącego Rady Miasta Radzionków Dariusza Wysypoła oraz obecnej dyrektor - Justyny Konik. Galę jubileuszową poprowadził Artur Szatters. Goście uczestniczący w obchodach jubileuszowych mieli także okazję wysłuchać koncertu w wykonaniu Mateusza Ziółko.
W latach 2013 - 2014 sala widowiskowa centrum wraz z zapleczem (hol, korytarze, garderoby) przeszły gruntowny remont. Obecnie sala jest wyposażona w nowoczesny system klimatyzacji, wentylacji i cyrkulacji powietrza oraz grzewczy. Zaplecze sceny obejmuje: 2 garderoby oraz 2 toalety z kabinami prysznicowymi przeznaczone dla artystów. Remont sali został wykonany w ramach projektu współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach RPO WSL 2007 – 2013, Regionalny Program Operacyjny Województwa Śląskiego – realna odpowiedź na realne potrzeby oraz z budżetu Gminy Radzionków.
