A história de Carbonita começa em 1750, com as primeiras expedições dos bandeirantes à região, em busca da riqueza do seu subsolo. O primeiro nome do povoado, então pertencente ao município de Minas Novas, é Barreiras, em homenagem ao fazendeiro Manoel Barreiros, que doou partes de suas terras para a construção de uma capela em homenagem a Nossa Senhora da Conceição. Em 24 de Setembro de 1862, o então povoado de Barreiras passa a pertencer ao município de Itamarandiba, como Distrito. Em 31 de Dezembro de 1943, o Distrito de Barreiras toma nova denominação e ganha o novo e definitivo nome de Carbonita. Em 3 de março de 1963, o então distrito emancipou-se, passando à cidade de Carbonita.
A Etimologia deste vocábulo vem do francês "Charbon", Carbon, que significa carvão, mais "Ita", que significa pedra em tupi-guarani, por causa da grande quantidade de carvão de pedra existente no subsolo do município. Muito da história de Carbonita pode ser encontrada no Livro "Carbonita - De ontem para hoje" do autor Benedito Lemos de Oliveira. O título descreve fatos importantes, acontecimentos e curiosidades do município durante décadas.
Localizada no Vale do Jequitinhonha Carbonita tem sua base econômica na produção do carvão vegetal. Outro ponto interessante sobre sua população, é a redução significativa de habitantes durante o ano, quando muitos se deslocam para cidades mais desenvolvidas para trabalhar. Ainda sobre os seus habitantes, destacam-se pela hospitalidade e a vontade coletiva de lutar por uma Carbonita melhor.
Situa-se a 421 km de Belo Horizonte e a 135 km de Diamantina, na zona do Alto Jequitinhonha, ao nordeste de Minas Gerais. A área do município é de 1.337 km², com altitude variando de 972 m (máxima) e 625 m (mínima). Na sede do município a altitude é de 672 m acima do nível do mar. Faz divisa com os municípios de Turmalina, Veredinha, Itamarandiba, Diamantina, Senador Modestino Gonçalves e Bocaiuva.
O relevo é composto por altos e baixos. Cerca de 60% é ondulado (baixa declividade, o que permite a mecanização agrícola), 30% montanhoso o que propicia o aparecimento de várias nascentes de córregos; e 10% plano, caracterizado por várzeas. Carbonita, portanto, detém 70% de suas terras adequadas para o desenvolvimento da agropecuária e o restante serve como área de reserva ambiental, mantendo o equilíbrio da natureza. O solo predominante é o latossolo vermelho-amarelo, originando potencial para o desenvolvimento de diversas atividades, tais como: pecuária de corte, café e fruticultura tropical (abacaxi, banana, cítricos, manga, maracujá, etc.).
A hidrografia é representada pelos rios Jequitinhonha ao norte, Araçuaí ao sul e Soledade ao Centro, além dos rios São João e Itacarambi. Vários córregos cortam a cidade de Carbonita: Curralinho, que era o responsável pelo abastecimento de água em todo o perímetro urbano sendo que o Rio Soledade exerce essa função atualmente, Capoeirão, Constantino, Macaúbas, Tomé, Dois Córregos, Riacho, Retiro, Jqui, Àgua Limpa, Santana, Ribeirão, etc.
Segundo dados do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), referentes ao período de 1981 a 1987, 1989 a 1991 e a partir de 1993, a menor temperatura registrada em Carbonita foi de 1,8 °C em 10 de agosto de 1989,[8] e a maior atingiu 39,2 °C em 6 de novembro de 2015.[9] O maior acumulado de precipitação em 24 horas foi de 118,2 milímetros (mm) em 4 de fevereiro de 2018. Outros grandes acumulados iguais ou superiores a 100 mm foram 116,8 mm em 18 de dezembro de 2013, 113,7 mm em 21 de janeiro de 1986, 111,4 mm em 9 de novembro de 2006 e 100 mm em 10 de dezembro de 2002.[10] Dezembro de 2013, com 595,7 mm, foi o mês de maior precipitação, superando o recorde anterior de 503,2 mm em dezembro de 1989.[11]