La forêt de Carnelle fut comme celles de l'Isle-Adam ou de Montmorency largement exploitée. L'exploitation du gypse commence dès 1864, celle de la meulière en 1901. On en extrayait également les marnes ou le sable. En 1930, seule une exploitation subsiste au centre de la forêt : l'exploitant avait fait construire une télécabine qui acheminait les roches extraites vers les bords de l'Oise. On peut encore voir des vestiges de pylones dans la forêt.

Le nom de Carnelle provient du mot celtique "carn", la pierre. Une autre version de l'étymologie propose l'origine romaine de carnarium dans son sens de massacre. Le peuple celte de la Gaule belge, les Bellovaques (ceux qui crient en se battant) ayant combattu les armées de César avec un courage tel que celui-ci la reconnu comme la plus brave des tribus gauloises. Après l'avoir copieusement massacré et en respect de leur bravoure il leur accorda la pax romana.

Occupée dès la préhistoire (6 à 8000 ans avant notre ère), la forêt n'entre dans le domaine royal que sous Philippe IV le Bel en 1293. En 1330, Philippe VI de Valois propose une règlementation du massif forestier. Le massif devient la propriété du connétable Anne de Montmorency en 1527. Comme tous les fiefs des Montmorency, la forêt devient possession des Condé puis des Conti au XVII^e siècle qui l'aménagent comme la forêt de L'Isle-Adam voisine pour la chasse à courre. En 1781, les Conti récupèrent enfin les 237 arpents des Dames de Longchamp que Philippe VI avait cédé à ces dernières en... 1330. Le 7 octobre 1783, les Conti vendent le massif au comte de Provence, qui cède le domaine à son frère Louis XVI le même jour. La forêt devient domaniale à la Révolution.

La forêt a été le témoin des premiers essais du télégraphe de Chappe : le 12 juillet 1793, 26 mots furent transmis en 11 minutes de Ménilmontant à Saint-Martin-du-Tertre sur une distance de 26 km.