Заповедник создан 9 августа 1979 года по постановлению Совета Министров УССР. Однако его история начинается с создания в 1914 году Карадагской научной станции им. Т. И. Вяземского, которая в 1963 году стала Карадагским отделением института биологии южных морей АН УССР им. А. О. Ковалевского. За годы работы станции был накоплен богатый научный материал в сферах геологического (А. П. Павлов, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, А. Е. Ферсман, Д. В. Соколов), ботанического (Д. П. Сырейщиков), зоологического (И. И. Пузанов)