Karacasu İlçesi oldukça eski bir yerleşim birimidir. Bölgede yerleşik hayatın tam olarak ne zaman başladığı bilinmemektedir. Ancak, Afrodisias Antik Kenti ve çevresinde bulunan tarihi eserlerden İlçenin tarihinin 5-6 bin yıl öncesine kadar uzandığı değerlendirilmektedir.

Bizans kaynaklarına göre, İlçe ve çevresinin Türklerin eline geçişi ve Türk Boylarının bölgede iskanı 1071 Malazgirt Meydan Savaşı sonrasına rastlar. Tarihi kaynaklardan, Selçuklu Kabilelerinden Dağhan sülalesine mensup Eymür Aşiretinin Ataeymir Beldesinin bulunduğu yerde yerleşmiş olduğu; Ayhan Kabilesi Yazırlı Boyunun Yazır Köyü ve civarını yurt edindikleri; bu boylardan gelen “Karasül” Oymağının ise, İlçemiz Cuma Mahallesinin bulunduğu yerde “Karacasu Köyü”nü kurdukları anlaşılmaktadır.

11-13. yüzyıllar arasında bölge dört kez Selçukluların ellerine geçmiş ve Karacasu toprakları Türkmen boylarınca iskan edilmiş; bölgeye, bir süre Menteşe Beyliği, daha sonra da Aydınoğulları Beyliği egemen olmuştur. 1413 tarihinde II. Murat, Karacasu topraklarını Osmanlı İmparatorluğu’na katmış; 1864 yılında Nazilli’ye bağlı “Bucak” olan Karacasu, 1867 tarihinden itibaren “İlçe” olarak Aydın İline bağlanmıştır.

Karacasu İlçesi, doğusunda bulunan Babadağ ile batısında bulunan Karıncalı Dağı arasında kalan ve yer yer dağlık ve engebeli bir arazi yapısına sahip yaklaşık 40 km uzunluğundaki vadide kurulmuştur.

İl Merkezine 90 km mesafede bulunan Karacasu İlçesinin doğusunda Denizli-Babadağ, batısında Aydın-Bozdoğan, kuzeyinde Aydın-Kuyucak, güneyinde ise Denizli-Tavas ve Kale İlçeleri yer almaktadır.

İlçenin en önemli akarsuyu Dedeler Köyünden çıkıp Büyük Menderes Irmağına dökülen Dandalaz Çayı’dır.

İlçenin rakımı 600 metre olup en yüksek noktası Karıncalı Dağı’dır. İlçenin yüzölçümü, 782 km²’dir. İlçenin iklimi, Akdeniz İklimi özelliklerini taşımaktadır. Ancak, rakımın kısmen yüksek olması nedeniyle, Aydın İlinin diğer bölgelerine göre kış mevsimi daha soğuk, yaz mevsimi ise daha serin ve kuraktır.