Su nombre le fue dado en honor del Rey Carlos II al sustituir al fuerte de San Carlos apelativo con el que pocos años antes había sido inaugurado el Bonete después de su restauración en 1676. Situado en el ángulo noroeste del recinto amurallado, del lado del mar, fue uno de los primeros baluartes en ser construidos ya que el costado de San Román fue siempre el más vulnerable. Dista del baluarte de La Soledad 258 metros, que es la longitud de la cortina que los unía. Sus caras tienen poco más de 37 metros y los flancos, los lados menores, aproximadamente 16 metros, con una superficie de 1549 metros cuadrados.
La explanada, en la parte superior, es de piedra de sillería, piedra tallada y cortada. Los cuartos, que aún existen, se usaban en 1766 como cuerpo de guardia con reducido cuartel, sin ventana ni ventilación, un cuarto que es prisión, un aljibe y un silo, depósito de comestibles, granos generalmente, debajo de la tierra, prisión muy segura y rigurosa. En 1840, al ser atacada la plaza de Campeche por los revolucionarios del entonces Departamento de Yucatán, este baluarte tomó parte activa en la defensa de los campechanos.
El baluarte ha sido tema de leyendas y cuentos, donde se alude a que existe, desde los sótanos, una puerta que conduce a la galería subterránea que, según refiere la tradición, une al San Carlos con los demás baluartes. El historiador Joaquín Lanz Trueba, siempre expresó que la tradición llama a Campeche la ciudad misteriosa, porque debajo de ella existen cuevas inexploradas hasta hoy.
El baluarte de San Carlos ha cambiado de uso con el paso de los años: museo, oficina de turismo, sala de exposiciones, local de venta de artesanías regionales y centro de información turística.