Obec je situována na rozhraní Vsetínských vrchů a Javorníků v nadmořské výšce 495 m (Bečva pod údolím Bzové) až 1024 m (Vysoká). Počtem 2715 obyvatel (1999) patří k větším obcím okresu, rozlohou 8 079 ha je největší obcí okresu. Obec zahrnuje dvě katastrální území - Velké Karlovice a Malé Karlovice, která historicky vznikla podle příslušnosti k dvěma různým panstvím (Rožnovskému a Vsetínskému). Hlavní část sídla leží v údolí Vsetínské Bečvy v okolí Obecního úřadu, lokálně větší nakupení zástavby je v místních částech Léskové, Tísňavy, Podťaté, Pluskovec, Bzové, Jezerné a Miloňov. Rozptýlená zástavba, často i zachovalých dřevěných staveb, je rozseta porůznu na většině katastru.
Lesy zaujímají 74,4 % rozlohy, což je nejvíce ze všech obcí okresu. Většina lesů je však tvořena nepůvodními monokulturami smrku. Pouze na několika zpravidla nevelkých plochách se dodnes zachovaly přírodě blízké bukové lesy s jedlí a javorem klenem, většinou v části obce Léskové, výjimečně v Podťatém, Jezerném a v Pluskovci. V Léskovém se také nachází jeden z nejhodnotnějších a nejkrásnějších jedlobukových pralesů v oblasti Moravskoslezských Beskyd, NPR Razula, se svou typickou flórou a faunou. Další hodnotný zbytek bukového lesa se starými stromy a s typickou faunou se nachází v Léskovém, asi 1 km jihovýchodně od lesní správy (nad mlýnem) a v údolí Dynčák.
Hlavním tokem je Vsetínská Bečva, která v katastru obce pramení pod Trojačkou. V rámci obce nedosahuje větší velikosti stejně jako druhý největší potok - Podťaté. Oba toky jsou v sídlech částečně zregulovány, břehy jsou však místy dosti zachovalé a umožňují existenci bohaté fauny i flóry podhorských toků s čistou a chladnější vodou (jepice, pošvatky, chrostíci aj.). Obec je od roku 1996 napojena na ČOV, tím došlo ke zlepšení čistoty vody v Bečvě odtékající z katastru.
Flóra je místy poměrně bohatá na ochranářsky hodnotné druhy, v nejvyšších částech přistupují horské prvky (nápadný je např. hořec tolitovitý, který roste v okolí Třeštíku, Vysoké, pod Lemešnou, v Dynčáku a jinde). V Tísňavách se na jediném místě vyskytuje hořec křížatý (je to jediná lokalita v celém okrese). Z lesních druhů je významná přítomnost vrance jedlového (zejména smrkové lesy v Léskovém - pod Člověčím, Babská, Uzgruň, okolí Lemešné, Razula a jinde), častá je plavuň vidlačka a vzácněji se vyskytuje plavuň pučivá (Uzgruň, Babská, okolí Člověčí). Velmi vzácně se vyskytuje oměj pestrý (Babská), místy kýchavice Lobelova (Kubáně v Podťatém aj., četnější výskyt je mimo okres na hlavním hřbetu Javorníků pod Velkým Javorníkem). Pravidelně se vyskytují orchideje, v 90. letech bylo zjištěno 10 druhů. Nejnápadnější je koncem května kvetoucí prstnatec bezový (větší populace roste nad Miloňovem u osady Hanzlová, dále na východní straně Koncové, menší jsou v Podťatém, Jezerném a jinde), dále se vyskytují např. pětiprstka žežulník (horské louky, např. na Koncové, v Babské, na Uzgruni, v Dynčáku, v závěru Bzového aj.), vemeník dvoulistý, kruštík širolistý, prstnatec Fuchsův (pod Vysokou, Babská, Podťaté aj.), hlavinka horská (zejména louky U Planků na Koncové, na horním konci údolí Léskové a jižně od kóty Bzový), vstavač mužský (roztroušeně, zejména Léskové, Bzové aj.) a kruštík bahenní (roste na dvou mokřadech v Miloňově). K nejvzácnějším orchidejím náleží korálice trojklanná, jejíž výskyt byl po mnoha letech znovu potvrzen v Pluskovci v roce 1998 (je to v současnosti jediné známé naleziště v okrese). Nejhojnější orchidejí je prstnatec májový, nachází se roztroušeně na mokřadních, a ve větším množství na kosených loukách. Největší naleziště jsou v Léskovém - pod Kovářkami (Uzgruň), východně nad celnicí a severně nad Špinery. Na několika místech se dodnes zachovaly zbytky jalovcových pastvin s pestrou flórou (např. U Planků na Koncové, za rekreačním objektem Správy a údržby silnic v Kubáně, Člověčí, mezi Jezerným a Bzovým, pod Pálenicí, u Oslového, nad potokem Lopušánky, jižně pod kótou Bzový aj.). Řada z nich však již není obhospodařována extenzivní pastvou a při absenci aspoň náhradní údržby (kosení) jim v průběhu příštích desetiletí hrozí zánik. Z dalších vzácnějších rostlin, které jsou ohroženy na existenci, se v rámci obce ještě sporadicky vyskytují: kociánek dvoudomý (Léskové - Uzgruň a nad Petřeky, Kubáně, Bzové, Pálenice, aj.), trličník brvitý (Léskové, Podťaté aj.), na mokřadních biotopech pak mečík střechovitý, tolije bahenní (Miloňov, Léskové pod Beskydem a v okolí celnice) a vachta trojlistá (pouze tři lokality v Léskovém), u lesních potoků kamzičník rakouský (Tísňavy, Dynčák, Babská), z dalších druhů zvonek okrouhlolistý (Člověčí, Tísňavy - Kysučanka), lilie zlatohlavá (Miloňovky, Bařina pod Beskydem aj.), pcháč bezlodyžný (v roce 1993 zjištěn na posledních třech lokalitách, kde vymírá v důsledku sukcese lesa - pod Člověčím nad Petřeky, v závěru Pluskovce pod Javorníčkem a v Podťatém jižně pod vrcholem Lopušná). V závěru údolí Bzové se nachází rozsáhlejší porost vřesu, pravděpodobně největší v povodí Vsetínské Bečvy, menší porosty jsou pod Pálenicí.
Z nevítaných invazních druhů rostlin se v obci vyskytuje silná populace bolševníku velkolepého v lokalitě Podťaté - Noclehy, která se donedávna nerušeně šířila po toku Bečvy přes celý okres a jednotlivé rostliny lze podél toku stále ještě nalézt. Menší populace se nachází pod Soláněm. Zatím se v obci ojediněle vyskytuje křídlatka japonská, obvykle u drobných toků i na rumištích (Pluskovec, hřbitov u kostela, tok v Podťatém, Jezerné). Obě rostliny je nutné důsledně likvidovat, dokud to ještě je možné.
Oblast Velkých Karlovic patří po stránce mykologické k nejcennějším v okrese. Vedle množství běžných druhů, z nichž některé jsou sbírány praktickými houbaři, zde byly nalezeny i velmi vzácné taxony, např. pórnatka brvitá (v roce 1994 zjištěna v Razule, byl to tehdy první výskyt na Moravě), lošák rezavý, bondarzevka horská, korálovec jedlový, korálovec bukový, kotrč kadeřavý, kotrč Němcův, kyj uťatý, vláknice bezová, slizečka porcelánová, některé vzácné holubinky a ryzce. Ze vzácnějších hřibovitých byly nalezeny např. křemenáč borový, křemenáč smrkový, kozák červenající, hřib nachový a hřib rudonachový. Významné mykologické lokality se nacházejí v Podťatém, Pluskovci, Pluskovečku, Léskovém, Jezerném, Bzovém a v NPR Razula.
V obci se nachází řada pozoruhodných stromů. Nejcennějšími z nich jsou tisy, v obci jsou celkem čtyři. Dva tisy rostou v Léskovém na Bařině pod Beskydem (jeden velký a druhý, nedávno nalezený, menší strom), další jsou v Podťatém a v Jezerném. Často se vyskytují mohutné lípy - např. na Oslovém, severovýchodně od Oslovečku, v okolí bývalé farmy JZD v Jezerném u hlavní silnice, na Machůzkách u silnice, v Léskovém pod hotelem Lanterna a na kopečku u Špinerů, v Pluskovci u železničního přejezdu a na hřbetu mezi Pluskovcem a Pluskovečkem, dále u kostela (v roce 2000 musely být z bezpečnostních důvodů skáceny, byly usychající), u muzea, u Obecního úřadu, v závěru údolí Bzové, v Kubáně aj. Mimo prales Razula se v okolí obce nachází několik desítek vzrostlých buků - největší je památný buk na Bařince. Další mohutné buky jsou v Léskovém. Na hřbetu mezi údolími Velká Hanzlůvka (Rybjanka) a Miloňov severně od místní samoty Hanzlová roste celkem asi deset mohutných stromů, z toho dva patří ke čtveřici největších buků v okrese. Několik památně vzrostlých buků se nachází také v lesích pod Kovářkami (na Uzgruni) a další dva v lese východně od Petřeků (asi 1 km severně nad Špinery); jeden z nich patří k pětici největších buků v okrese. Pozoruhodnější buky se nacházejí na bývalých pastvinách porůznu v okolí samot na pasekách (např. na Soláni u turistické trasy) a ve zbytcích starých bukových lesů (např. Podťaté jihozápadně od rozcestí). Četné jsou staré jilmy - největší jsou v Léskovém na Bařinách (pod Beskydem) a pod hotelem Lanterna (zde je celé stromořadí), další mohutný jilm roste jižně od závodní dostihové dráhy nad železnicí, větší jilmy jsou na horním konci Pluskovce na východní straně. Největší javor klen roste v Léskovém u celnice a na Bařinách, dále se nacházejí v Léskovém u Bečvy pod Špinery, u samoty nad Bečvou severozápadně od Obecního úřadu. Velký jasan s nadměrně vyvinutými kořenovými náběhy roste u boční cesty v Kubáně (Podťaté).
Z fauny se vyskytují běžné druhy savců, např. zajíc, liška, jezevec, srnec, jelen, kuna lesní, v okolí sídel je hojná kuna skalní. Rys se vyskytuje v odlehlejších částech katastru. Medvěd se více méně pravidelně vyskytuje již od konce 70. let. Vlk byl zjištěn několikrát v letech 1995 - 1996 a na jaře 1999 na východním a jižním okraji katastru. Z drobných savců je nejzajímavější výskyt myšivky horské v Kubáně, vzácněji se vyskytují hrabošík podzemní, rejsek horský (např. Podťaté pod Lemešnou) a hraboš mokřadní. Běžně se vyskytují netopýři, byli zjištěni např. netopýr velký, netopýr vodní, netopýr severní, netopýr večerní a netopýr ušatý.
Z ptáků bylo zjištěno celkem 110 druhů, z toho 89 druhů hnízdí. Velmi dobře byla prozkoumána avifauna přímo v obci podél hlavní silnice a také v pralese Razula. Ve Velkých Karlovicích se nejdéle z celého povodí Vsetínské Bečvy udržela vymírající populace tetřeva hlušce. Ještě v první polovině 70. let se běžně vyskytoval v Babské, v okolí Vysoké, v Rybjance, pod Lemešnou a jinde. Poslední hnízdění bylo zjištěno v roce 1983 na hřbetě mezi Rybjankou a Miloňovem, výskyty posledních jedinců jsou registrovány ze začátku 90. let z Dynčáku a okolí Lemešné. U dalších pozorování ještě z pozdějších let nelze již vyloučit ptáky populace, která byla vysazena v letech 1996 - 1997 u Karolinky. Ze vzácnějších lesních druhů se dále vyskytují čáp černý (1 pár hnízdí v Razule a 1 pár v Podťatém na severovýchodním svahu Lopušné, za potravou zalétá na celé území obce), jeřábek lesní (Miloňov, Babská, pod Vysokou, Dynčák a jinde), strakapoud bělohřbetý (Razula, Dynčák, pod Vysokou, Léskové jižně od rozcestí Babská), žluna šedá (Razula, Babská), datel černý (Razula, Dynčák, Babská, Vysoká, Podťaté aj.), datlík tříprstý (smrkové lesy v Léskovém - v Dynčáku a jižně nad koupalištěm, Babská), kulíšek nejmenší (Babská, Dynčák), sýc rousný (Babská, Miloňov), holub doupňák (Razula, Dynčák) a lejsek malý (Razula, Dynčák, Babská, pod Vysokou, Tísňavy pod Velkým Javorníkem, břehový porost Bečvy pod hotelem Tatra).Ve smrkových lesích v okolí luk a pastvin pravidelně na většině území hnízdí kos horský (na celém území obce hnízdí nejméně kolem stovky párů). Ze vzácnějších druhů zemědělské krajiny se vyskytují linduška luční (Vysoká, Javorníček, Koncová), bramborníček hnědý (větší louky nebo pastviny v údolí Bečvy, v Podťatém, Javorníčku a Jezerném), bramborníček černohlavý (1 pár hnízdí u železnice mezi Pluskovcem a konečnou dráhy), chřástal polní (každoročně bývá celkem 8 až 15 volajících samečků, na větších loukách), žluna zelená (u sídel s většími lipami, celkem v obci 6 až 8 párů). Z dalších vzácných druhů se vyskytují ledňáček říční (jen na přeletu, výjimečně může zahnízdit), dudek chocholatý (z jarního tahu i hnízdní doby jsou ojedinělá pozorování, např. pod Beskydem v Léskovém), ostříž lesní (okolí Léskového, Jezerného, Benešek, celkem hnízdí 1 až 3 páry), včelojed lesní (Soláň a okolí), jestřáb lesní (celkem hnízdí 3 až 5 párů, Léskové, Podťaté, Miloňov, Jezerné), krkavec velký (celkem hnízdí 3 až 6 párů). Velmi vzácně zalétne orel křiklavý ze slovenské části Beskyd a Javorníků. V zahradách a ve skupinách větších stromů (zejména lip) u samot a v intravilánu se řídce vyskytují rehek zahradní a lejsek šedý, vzácněji v obdobných biotopech, a navíc v břehových porostech Bečvy, hnízdí sedmihlásek hajní (Léskové pod hotelem Lanterna, centrum obce, Machůzky, u rozcestí Podťaté a jinde). Hojnějším obyvatelem toků je konipas horský a místy i skorec vodní.
Z plazů je na území obce významná populace zmije obecné, v celém povodí Vsetínské Bečvy je největší. Zmije se vyskytuje na mnoha místech v Léskovém (např. i v údolní nivě Bečvy podél hlavní silnice), na Soláni, Beneškách, Vysoké, Javorníčku, Adamíky aj. Pravidelně se vyskytuje užovka obojková, slepýš křehký, ještěrky obecná a živorodá. Byla zjištěna i užovka hladká, např. v Léskovém jihovýchodně od celnice, na Bařince a Vysoké.
Z obojživelníků je hojný skokan hnědý (rozmnožuje se ve všech rybníčcích a tůních), častější jsou ropucha obecná, kuňka žlutobřichá, čolek horský a mlok skvrnitý, vzácný je čolek karpatský (Babská).
Z ryb se pravidelně vyskytují pstruh obecný a vranka pruhoploutvá.
Ze zajímavějších bezobratlých živočichů na loukách vzácněji zastihneme otakárka fenyklového a v létě v okolí lesních cest batolce duhového. Vyskytuje se množství druhů hmyzu, v létě jsou na květnatých horských loukách a pasekách nápadní zejména motýli (perleťovci, okáči, babočky, soumračníci aj.) a brouci (např. tesaříci). Silná populace raka se nachází v Jezerném, jedná se o křížence raka bahenního a říčního.
Geologie, paleontologie a geomorfologie. K dalším přírodním zajímavostem patří jezero v Jezerném, které vzniklo částečně přirozenou cestou (sesuvem) a následně umělou úpravou odtoku vody. Nedávno byla v obci objevena paleontologická a geologická lokalita mající mezinárodní význam. Jedná se o výchozy vrstev v zářezu Vsetínské Bečvy severovýchodně od celnice v Léskovém (lokalita Uzgruň). Vrstvy pocházejí z období druhohor a vznikly z mořských usazenin před desítkami miliónů let. V těchto vrstvách se nacházejí mikroskopické organismy, které mají z geologického hlediska mimořádný význam pro datování stáří hornin i na vzdálených lokalitách (je to modelová lokalita pro srovnávací studie v celé Evropě). Geologové lokalitu navrhují na národní přírodní památku. Dalšími přírodovědecky zajímavými místy, vytvořenými ovšem přičiněním člověka, jsou hromady kamení (tzv. agrární haldy) vysbírané z okolních zemědělských pozemků v průběhu posledních staletí. Na několika lokalitách jsou vytvořeny doslova kamenné valy, místně zvaná hromadiska nebo výskydě, dlouhé desítky metrů (ojediněle i přes 100 m). Na těchto biotopech vznikly velmi příhodné podmínky zejména pro plazy, hojné jsou ještěrky, ale také pro ostatní faunu i flóru kamenitých stanovišť; jsou významné také z hlediska výskytu vzácných lišejníků. Dosud nebyly tyto biotopy systematicky zkoumány. Největší kamenné valy jsou na Javorníčku, na jižním okraji Pluskovce, menší jsou v Léskovém pod Beskydem (severozápadně od památného tisu, lokalita Bařiny) a na Uzgruni, dále na hřbetu nad Miloňovkami a v Miloňově.
Celé území leží v CHKO Beskydy. Z maloplošných zvláště chráněných území je zatím vyhlášena jen jedna lokalita, a to Národní přírodní rezervace Razula. Z dalších lesních stanovišť mají parametry na ZCHÚ některé bukové a jedlobukové porosty v Léskovém (jihovýchodně od rozcestí Babská, Dynčák). Větší množství ochranářsky hodnotných lokalit najdeme mezi nelesními ekosystémy, které byly po několik posledních staletí utvářeny zemědělskou činností člověka. Jedná se zejména o jalovcové pastviny, méně často o kosené louky, které mají bohatou květenu včetně orchidejí. Většina těchto lokalit má parametry aspoň na přírodní památku. Zvýšený stupeň ochrany je potřebný i pro louky s kamennými valy, pro jezero v Jezerném a další.
V okolí obce jsou zajímavé turistické trasy s krásnými výhledy do okolní kopcovité krajiny. Zejména jsou to trasy po hlavním hřbetu Vsetínských vrchů (Třeštík - Benešky - Soláň) a Javorníků (Na kasárni - Velký Javorník - Javorníček, dále na Kání, přehrada Stanovnice).
Tento projekt je realizován za podpory města
Vsetína a finančních mechanismů EHP/Norsko