Perustettiin Pietarsaaren ja Vöyrien emäseurakutnien osista 1607, jolloin sai nimensä Ruotsin kuningas Kaarle IX:n mukaan. Uudenkaarlepyyn kaupunki perustettiin Johan Skytten toimesta ja kuningas Kustaa II Aadolfin määräyksellä Lepon kylään 1617 ja sai sai privilegionsa 7.9.1620. Kaupungin perustamisen jälkeen Uusikaarlepyy muodosti jakamattoman maa- ja kaupunkiseurakunnan.
Seurakuntaan kuuluneista Munsala perustettiin ennen vuotta 1734 ja erotettiin itsenäiseksi kirkkoherrakunnaksi 1857. Jepua perustettiin rukoushuonekunnaksi 1859, muodostettiin kappeliksi 1867 ja erotettiin itsenäiseksi kirkkoherrakunnaksi 1906.
Muut nimet
Nykarleby, Carleborg
Naapuriseurakunnat
Papisto
Äänitavasta papinvaaleissa tehtiin sopimus 1767, joka vahvistettiin keisarin käskykirjeellä 28.7.1819. Pitäjänapulaisten palkasta kuninkaan päätös 7.12.1756. Pitäjänapulaisen virka lakkautettiin ja papiston keskinäiset virkavelvollisuudet ja palkkaedut järjestettiin keisarillisen senaatin päätöksellä 14.1.1867.
Kirkkoherrat
1609–1625 Jacobus Sigfridi Borgoensis
1625–1636 Johannes Jacobi Nycarlus, ensin vt. kirkkoherra
1636–1653 Jacobus Jacobi Carlman
1654–1680 Nicolaus Ringius
1681–1693 Johannes Grandelilus eli Grandell
1694–1707 Johannes Forsman
1707–1741 Samuel Alanus
1742–1761 Mikael Michaelis Jesenhaus
1762–1768 Johan Remahl
1770–1792 Johan Henrici Forshäll
1795–1816 Georg Mathesius
1820–1844 Johan Niklas Snellman
1845–1850 Gabriel Borg
1852–1871 Kristofer Kullman
1874–1878 Karl Emil Stenbäck
1879–1885 Anshelm Valdemar Vallin
1887–1894 Vilhelm Johansson
1896– Karl Viktor Petrell
Kappalaiset, ensimmäinen sarja
1625 Johannes Jacobi Nycarlus
1628–1636 Jacobus Jacobi Carlman
–1640 Gustavus Canuti Witting
1636–1654 Gregorius Bartholdi Raumannus
1654– Johannes Henrici Ulonius
1659– Gabriel Canuti Westzynthius
–1655 Canutus Jacobi Carlman
1655–1680 Ericus Thomæ Florinus
1673–1680 Jacobus Canuti Carlman
1681–1702 Gustavus Marci Neostadius
1704–1710 Henricus Gustavi Neostadius
1710–1714 Andreas Lundelius
1714–1751 Petrus Samuelis Alanus
1751–1770 Olof Kikovius
1773–1780 Samuel Alanus
1780–1809 Tomas Elenius
1811–1822 Nils Mathesius
1826–1849 Elias Jakob Fonselius
1853–1866 Leonard Per Häggström
1870–1876 Isak Otto Appelberg
1878–1884 Johannes Bäck
1885–1890 Johan Fredrik Hellman
1891–1895 Lars Oskar Kjäldström
1896–1903 Olof Verner Bengs, ensin vt. kappalainen
1903–1906 Kaarlo Edvard Forss
Kappalaiset, toinen sarja
1681–1694 Johannes Johannis Forsman
1694–1710 Claudius Juniander
1711 Gustavus Snabb
1713–1742 Michael Jesenhaus
1742–1762 Johan Eliæ Remahl, Munsalassa
Sarja jatkuu Munsalassa
Pitäjänapulaiset ja pedagogit
1635–1642 Johannes Laurentii Essevius
–1655 Petrus Olai Lundelius
1684–1689 Gustavus Gronovius
1689–1694 Claudius Juniander
1696–1710 Andreas Lundelius
1710 Carolus Remahl
1713–1714 Petrus Samuelis Alanus
1725–1734 Johan Degerman
1734–1742 Johan Remahl
1743–1751 Olof Kikovius
1753–1759 Henrik Hedberg
1760–1763 Johan Freitag
1763–1775 Kristian Salmenius
1776–1791 Anders Kikovius
1792–1811 Johan Stenbäck
1812–1838 Jakob Vilhelm Ahlqvist
1841–1848 Gabriel Häggblom
1852–1866 August Heikel, virka lakkautettu.
Ylimääräiset papit
1733–1734 Johan Remahl, kappalaisen apulainen
1736–1743 Olof Kikovius, kirkoherran apulainen
1744– Henrik Hedberg, kirkkoherran apulainen
1748– Samuel Alanus, kappalaisen apulainen
1753–1754 Petter Hägg, kirkkoherran apulainen
1758– Kristian Salmenius, kappalaisen apulainen
1760–1762 Olof Roth, kirkkoherran apulainen
1763–1767 Henrik Aulin, kirkkoherran apulainen
1771– Johan Garvolius, kirkkoherran apulainen
1777–1780 Thomas Elenius, kappalaisen apulainen
1790–1791 Johan Gabriel Topelius, kirkkoherran apulainen, pedagogi
1797–1803 Nils Mathesius, kirkkoherran apulainen
1799–1804 Karl Paulin, kappalaisen apulainen
1803–1812 Nils Peter Fellman, kirkkoherran apulainen, vt. pitäjänapulainen
1806–1812 Henrik Damstén, kappalaisen apulainen, vt. kappalainen
1811–1812 Johan Simelius, kirkkoherran apulainen
1812–1818 Johan Nils Nybergh, kirkkoherran apulainen, välisaarnaaja
1816–1818 Jakob Rönlund, kappalaisen apulainen
1819–1820 Erik Niklas Hildén, välisaarnaaja
1820–1824 Mårten Kristian Vesslin, kirkkoherran apulainen
1821–1824 Jakob Perander, kappalaisen apulainen, armovuodensaarnaaja
1824–1826 Frans Mikael Toppelius, armovuodensaarnaaja
1824–1829 Leonard Per Häggström, kirkkoherran apulainen
1829–1838 Abraham Neuman, kirkkoherran apulainen
1838–1842 Fredrik Östring, kappalaisen apulainen
1838–1844 Johan Anton Nordgen, kirkkoherran apulainen
1842 Henrik Krank, kappalaisen apulainen
1842–1843 Karl Gerhard Alcenius, kappalaisen apulainen
1844 Jakob Aulin, kirkkoherran apulainen
1844–1845 Olof Henrik Helander, kirkkoherran apulainen
1845–1853 Jakob Henrik Roos, kirkkoherran apulainen, vt. kappalainen
1846–1850 Johan Mauritz Sonck, kirkkoherran apulainen
1849–1852 Anders Abraham Favorin, vt. pitäjänapulainen
1850–1852 Elias Fredrik Alcenius, välisaarnaaja
1859–1860 Fredrik Engelbert Chydenius, kirkkoherran apulainen, alkuaan opettaja
1867–1868 Kristian Vilhelm Vesterholm, vt. kappalainen
1868–1870 Hilarius Albin Ferdinand Mikander, vt. kappalainen
1877–1878 Jakob Schroderus, vt. kappalainen
1884–1885 Onni Kanutus Nyström, vt. kappalainen
1885 Georg Julius August Ask, kirkkoherran apulainen
1890–1891 Georg Albert Immanuel Laurén, vt. kappalainen
1895 Peter Cederberg, vt. kirkkoherra ja vt. kappalainen
1895 Akseli Tobias Toikka, vt. kappalainen
1895–1896 Johan Erkki Kovero, vt. kirkkoherra
1899 Aksel Rudolf Leván, vt. kirkkoherra
1901 Henrik Vilhelm Lindgren, kirkkoherran apulainen
Arkisto
Uusikaarlepyyn seurakunnan rippikirjat alkavat vuodesta 1723, tilikirjat vuodesta 1747 ja historiakirjat vuodesta 1730. Seurakunnan vanhinta arkistoa säilytetään Kansallisarkisto Vaasassa ja aineistokokonaisuus kattaa vuodet 1699–1880.
Kansallisarkisto on digitoinut Uusikaarlepyyn seurakunnan vanhimmat kirkonkirjat noin 1860-luvulle saakka ja aineisto on vapaasti tutkittavissa Astia-palvelussa. Suomen Sukuhistoriallinen yhdistys (SSHY) on digitoinut seurakunnan nuorempia kirkonkirjoja. Alle 125 vuotta vanhojen aineistojen tutkiminen vaatii kirjautumisen yhdistyksen jäsensivuille.