Eski çağlarda İndos vadisi olarak bilinen bölge; sırasıyla Hititler, İonlar, Akalar, Frigler, Lidyalılar, Persler, Hellenler ve Roma İmparatorluklarının egemenliği altında kalmıştır. 1071 Malazgirt Savaşı'ndan sonra Anadolu'ya gelen göçmen Türk boylarından Oğuz kafilesinin Avşar oymağına bağlı Karaağaç Baba yönetimindeki bir kol, bu bölgeye gelerek Eşeler Dağı ve Elmadağ eteklerine yerleşmiştir.
Kütahya'da hükümdarlığını sürdüren Germiyanoğulları Beyliği, bereketli Acıpayam ovasını ele geçirmek amacıyla uzun süren savaşlar yapmıştır. Bu savaşlar sonunda yöre, önce Hamitoğulları daha sonra Germiyanoğulları Beyliği'ne ve sonra da Osmanlılara bağlanmıştır.
Sultan Beyazıt'ın Timur'a yenilmesi sonucu Osmanlılar'ın zayıflaması ile bölge tekrar Germiyanoğulları'na geçmiştir. Germiyanoğullarından hoşnut olmayan bölge halkı, Hamitoğullarına bağlanmak isteğiyle başkaldırmıştır. Bu nedenle bir süre bölge halkı Asi Karaağaç olarak anılmaya başlamıştır. Kısa bir süre Karamanoğulları'nın eline geçen bölge, 1429'da ikinci kez Osmanlılar'ın egemenliğine girmiştir. Daha sonra Isparta Sancağı'na başlanmış, Isparta Sancağı'nda Karaağaç Bölgesi olması nedeniyle adı Garbikaraağaç olarak değiştirilmiştir.
Burdur'un sancak olması nedeniyle de bölge Burdur Sancağı'na bağlanmış; 1870 tarihli Osmanlı idari Nizamnamesi ile ilçe kurulmasına karar verilmiş ve Denizli Sancağı'na bağlanmıştır. 1871 yılında da ilçe teşkilatı kurulmuştur.