Muistoja entisaikojen asukkaista
Karkalinniemellä on ollut vakituista asutusta jo 1500-luvulta lähtien. Vuosisatojen aikana ihmistoiminta on vaikuttanut monella tavalla alueen luontoon. Niemellä on mm. harjoitettu kaskiviljelyä, raivattu ja viljelty peltoa, niitetty niittyjä ja laidunnettu karjaa. Karkalissa on myös hakattu metsää mm. puuhiilen valmista varten. Nykyään aluetta kiertävältä reitiltä voi puiston luoteisosassa erottaa vanhan hiili- eli sysimiilun pohjan ympäristöään korkeampana, pyöreänä, kuusettuneena tasanteena. 1950-luvulle saakka niemellä hakattiin metsää ja laidunnettiin karjaa.
Nykyisen luonnonpuiston alueella on ollut 3 torppaa: Lepola, Tuomihieta ja Kukinhuone. Niistä vanhin, Kukinhuoneen torppa, on ollut raunioina jo 1800-luvulta lähtien. Karkalinniemen viimeinen eli Lepolan torppa oli asutettu aina 1910-luvulle asti. Nyt Lepolasta on enää jäljellä tiheässä kuusikossa kivikasana näkyvä uunin paikka.
Arkkipiispan aika
1900-luvun vaihteessa Karkali tunnettiin myös arkkipiispa Johanssonin kesänviettopaikkana. Hän raivautti Karkalin lehtoihin pähkinänkeruupolkuja. Pähkinäretkien tukikohdaksi rakennettiin Karkalinniemen kärkeen vuonna 1902 huvimaja, jolta saattoi ihailla järvimaisemia Karjalohjan kirkon suuntaan. Paviljongista on nähtävissä enää aluskivet. Myös huvimajalta Karjalohjan suuntaan avautunut näköala on nykyisin jäänyt lähes kokonaan puuston peittoon.
Suurin syy nykyisen luonnonpuiston kasvillisuuden säilymiseen lienee, että sekä arkkipiispa että hänen poikansa Kustavi Kaila olivat suuria luonnonystäviä. He pyrkivät mm. suojelemaan niemen harvinaisia lajeja sekä säilyttämään sen luonnon mahdollisimman luonnontilaisena.
Luonnonpuiston perustaminen
Karkalinniemen omistussuhteet muuttuivat 1950-luvun lopulla, ja alueelle ruvettiin suunnittelemaan mm. mökkikylää ja ulkoilualuetta. Yleisen keskustelun tuloksena valtio kuitenkin hankki niemeltä 100 ha kokoisen alueen luonnonsuojelua varten, ja Karkalin luonnonpuisto perustettiin lailla vuonna 1964. Alue siirtyi Metsäntutkimuslaitokselta Metsähallituksen hallintaan vuoden 2002 alussa.