Samos adasının kuzeybatı kesiminde heybetli biçimde uzanan, tertemiz suları, muhteşem plajları olan ve zengin bitki örtüsüne sahip yemyeşil köylerle çevrili yer adanın 2.büyük yerleşimi Karlovassi’dir. Karlovassi şehri, liman ve çevresi, eski şehir, orta şehir, yeni şehir ve körfez bölgesi diye farklı bölümlere ayrılır. Bu nedenledir ki yerli halk Karlovassi ismini çoğul haliyle Karlovasia şeklinde telaffuz ederler. Karlovassi isminin nereden geldiği hakkındaki görüşlerden birine göre Türkçe’de ki Karlı-Ova kelimesinden türediğine inanılmış ancak sonraları buraya hiç kar yağmadığı için bu fikir rağbet görmemiş ve unutulmuştur. Yazar Zafeiriou buranın ilk olarak Ikarian Kolonisi manasındaki Kariova kelimesinden türemiş ve daha sonra Karlovasi’ye dönüşmüş olduğunu söyler, Nikos Dimitriu ise kitabında Samos halk bilimine göre bir soyad olan Karlovas kelimesinden türediğini yazar ki bu daha kabul gören bir fikirdir.
Karlovasi ilk zamanlarda ticari ve endüstriyel anlamda büyük hacimli ve önemli bir deri imalat yeriydi. Eskiden sahip olunan refah seviyesini terkedilmiş fabrikalar, zengin dekore edilmiş çok büyük kiliseler ve köşler apaçık ortaya koymaktadır.
Karlovassi’nin 3km güneydoğusunda, Kontaika’ya giden yolun yanında Profitis Elias adında 200m yüksekte ina edilmiş bir manastır vardır. Neophilos ve Gregorios adındaki papazlar tarafından 1739da manastırın inşaası başlatılmıştır.
Karlovassi’nin batısı Potami plajıdır. Burada gelişmekte olan bir kaplıca ve adada günümüze kadar gelebilen en eski şapel olan ve 11.yy a tarihlenen Metamorphosi şapeli bulunmaktadır. Sanat ve edebiyatın temellerinin burada atılmış olmasının asaletini Karlovassi hala devam ettirmektedir. Eşsiz güzellikteki bir binada kurulmuş olan Ege üniversitesinin matematik okulu buradadır.
Karlovassi belediyesine ait olan yerleşimler: 91 sakini ile Prophitis Elias, 12 sakini ile Potami, 25 sakini ile Sakouleika, 27 sakini ile Sourides’dir. Son iki yer oldukça eski yerleşimlerdir ve 1928 nüfus sayımında dahi varlıklarından bahsedilir ancak Potami çok yeni bir yerleşimdir.