El distrito de Karvansara se formó el 9 de septiembre de 1930. El centro administrativo del distrito, con una superficie de 1336 km², era una ciudad de subordinación republicana. La distancia desde el centro del distrito hasta la ciudad de Iravan es de 142 km.

El territorio del distrito fue históricamente parte del Condado de Shamshaddil del kanato de Iravan, y durante la Rusia zarista, en el Condado de Gazakh de la provincia de Yelizavetpol (Ganyá).

El territorio del distrito de Caravansara incluye también parte del desfiladero de Garagoyunlu. Está rodeado por las cordilleras de Pembek, Murguz, Alepo y Caravansara. El río Agstafa (cuenca del Kura) discurre por el distrito.

El 19 de marzo de 1951, las aldeas del distrito abolido de Dilijan fueron transferidas a la subordinación del distrito de Karvansara.

Desde 1987, los azerbaiyanos indígenas de la región se han visto obligados a abandonar sus lugares de residencia. En 1995, el distrito fue suprimido e incorporado en el territorio administrativo de la provincia de Tavush de Armenia.