Carlsron museo sijaitsee Suurjärven rannalla noin viisi kilometriä Kristiinankaupungista pohjoiseen. Nykyisin museona toimivan Carlsron huvila on kokenut monia vaiheita ennen päätymistään museoksi.
Suurjärven rannat olivat eloisaa huvila-aluetta 1800-luvun lopussa. Järven rannoille rakennettiin ylellisiä huviloita, joihin kaupungin hienosto saattoi vetäytyä viettämään huoletonta kesäelämää. Tämä käy myös ilmi huviloiden nimistä. Surutoin, Ilolinna ja Kesäkultakala olivat varsin osuvia nimiä herrasväen vapaa-ajan asunnoille.
Vuonna 1896 rakennutti myös kristiinalainen kauppaneuvos ja laivanvarustaja Carl Alfred Carlström oman huvilansa Suurjärven rannalle. Huvila sai nimen Carlsro. Kuitenkin vuonna 1910 Carlstöm menetti huvilansa vararikossa ja rakennus irtaimistoineen myytiin huutokaupassa seuraavana vuonna. Carlsro toimi eri yrittäjien nimissä kesähotellina vuosien 1922 ja 1945 välisenä aikana. Toiminta muuttui kuitenkin kannattamattomaksi ja vuonna 1945 huvila jäi jälleen tyhjilleen.
Vuonna 1960 huvilan omistanut Suomen Matkailuyhdistys päätti myydä rakennuksen huutokaupassa eniten tarjoavalle. Huvilan huusi itselleen Åke Weckström, jolla oli mielessään selvä käyttötarkoitus vanhalle huvilalle. Siitä oli määrä tehdä museo.
Museotoiminta alkoi Carlsrossa 1960-luvun alussa. Keräily oli Åke Weckströmin elämäntyö ja tämän työn hedelmistä Carlsron museo sai alkunsa. Weckström hoiti museota yhdessä vaimonsa Annin kanssa ja kasvatti museon kokoelmia uusilla hankinnoilla. Wecksrömin kuoltua vuonna 1989, siirtyi museo 1970-luvulla perustetun Carlsron museosäätiön hoitoon. Vuonna 2002 Kristiinankaupungin museotoimi otti vetovastuun museosta.