Karthaia tunnettiin antiikin aikana monumentaalisesta arkkitehtuuristaan, linnoitteistaan ja hopearahoistaan. Kaupungin, samoin kuin koko saaren, asukkaat olivat joonialaisia. Persialaissodissa kaupungin asukkaat taistelivat kreikkalaisten puolella ja osallistuivat muun muassa Artemisionin ja Salamiin taisteluihin.