Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
23-åringen slog hennes spelrekord, klockan åtta minuter 18.11 sekunder.
Englands Sophie Taylor, 18, vann guld i 100m bröstslagsfinalen, med lagkamrat Ollie Hynd, 19, med Para-sport 200m individuell medley SM8.
Aimee Willmott, 21, och Adam Peaty, 19, lade till silver för England i 200 meters fjäril och 50 meters bröstsim.
Och Englands Adam Barrett, 21, avslutade sessionen med brons i 100 meters fjäril.
Walesiska högtider var kanske mer uttalade med tanke på att Carlin, från Swansea, var den första kvinnan från sin nation som vann en simtitel sedan Pat Bevan på 200 meters bröstsim i Christchurch 1974.
Det var Wales fjärde simmedalj i Glasgow 2014 och Carlin har nu en komplett uppsättning Commonwealth Games medaljer, efter att ha vunnit silver och brons i Delhi 2010.
"Jag är bara så glad att komma undan med guldet", sa hon om en ras där Skottlands Hannah Miley, 24, och Camilla Hattersley, 19, var femte respektive sjunde.
Nya Zeelands Lauren Boyle, 26, tog silver och Kanadas Bretagne MacLean, 20, brons.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
"Jag kan inte tro det, jag kan verkligen inte", tillade Carlin. "Jag satsade allt på min träning i år. Stödet har varit överväldigande och självklart är jag bara så glad."
Harrogate's Taylor, under tiden, hade spårat vid turen i 100m bröstslag men rytande tillbaka för att slå Australiens Lorna Tonks, 25, och Alia Atkinson, 25, av Jamaica i en tid av 1:06.35. Skottlands Katie Armitage, 18, var åttonde.
Uttoxeter's Peaty - som vann 100m bröstsim på lördagen, kunde inte riktigt producera en liknande comeback i 50m bröstsim, avslutar två hundradelar av en sekund bakom världsrekord innehavaren Cameron van der Burgh.
Den 26-årige sydafrikanens tid på 26.76seks förbättrade spelrekordet han satte i semifinalen.
Skottlands Mark Tully, 22, nekades brons av bara en hundradel av en sekund, tredje plats går till Cristian Sprenger, 28, av Australien.
Tullys lagkamrater Ross Murdoch, 20, och Joe Welstead, 24, var sjätte respektive sjunde.
Middlesbrough's Willmott - som var tvåa i torsdagens 400m individuella medley bakom Miley - hävdade sitt andra silver i 200m fjärilen.
Kanadensiske Audrey Lacroix, 30, tjänade guld och Australiens Maddie Groves, 19, tog brons, med den walesiska duon av Alys Thomas, 23, och Jemma Lowe, 24, fjärde respektive femte. Skottlands Miley slutade sexa.
Englands femte badmedalj kom med brons från Barrett i 100m fjärilen.
Läsande idrottaren kvalificerade sig snabbast till finalen men kunde inte omintetgöra Sydafrikas olympiska mästare Chad le Clos, 22.
Clos tillade till sitt guld på 200m, silver på 50m och 4x100m fri och brons i 4x200m gratis, i en spel-rekordtid på 51.29seks.
Joseph Schooling, 19, vann brons för Singapore och Englands James Guy, 18, var sjätte.
I de andra två evenemangen fyllde australierna podiet, med Englands 50m freestyle och 50m fjärilsmästare Fran Halsall förnekade en tredje medalj på Tollcross när hon slutade fjärde i 100m freestyle.
Australiens Cate Campbell, 22, skrev ett spelrekord på 52.68seks för att vinna framför syster Bronte, 20 år. Lagkamrat Emma McKeon, 20, vann brons.
Och i 200 meters backstroke tjänade Australiens Mitch Larkin, 21-åringen som tog silver i både 50m och 100m, guld framför Josh Beaver, 21, och Matson Lawson, 22.
Scotland är Craig McNally, 21, var något långt ifrån hans personliga bästa i femte, en plats framför lagkamrat Ryan Bennett, 23-åringen som representerade England i Delhi för fyra år sedan.
Welshman Xavier Mohammed, 24, var åttonde.
Jazz Carlin blev den första walesiska kvinnan att vinna Samväldesspel guld i poolen i 40 år när hon lättade till seger i 800m freestyle.