Základní kámen ke stavbě hradu byl položen v roce 1348 a stavba byla dokončena v roce 1355 jako pevnost, kde měly být uloženy korunovační klenoty svaté říše římské. Nejvzácnější místností celého hradu je kaple sv. Kříže.

Její zlacená klenba a skleněné čočky napodobující nebesa se řadí mezi nejvýznamnější památky u nás. Právě tam je také umístěn mimořádně vzácný komplet 127 dřevěných desek s podobami světců, andělů a proroků od mistra Theodorika.

Kaple sv. Kříže je pro omezený počet návštěvníků otevřena od nedávné doby. Hrad rovněž zdobí vzácné fresky ze života Karla IV. od Mikuláše Wurmsera. V období výstavby hradu byl vybudován i kostel sv. Palmácia.

Národní kulturní památka hrad Karlštejn, navštěvovaná více než 300 tisíci návštěvníky ročně, se rozkládá nad údolím Budňanského potoka.