Карнобат се намира сред Карнобатското поле, в североизточния край на Горнотракийската низина. От него на север започва Източна Стара планина. Градът е разположен на приблизително еднакво разстояние от градовете Сливен, Ямбол и Бургас - 55 км, на 336 км източно от София и на 100 км южно от Шумен.

Забележителности в града са Часовниковата кула, построена от тревненски майстори през 1841 година; църквата "Свети архангел Йоан Богослов", от 1880 година; Градският музей; къщите на Никифор Минков и
Сароолу бей; галерията "Бенчо Обрешков". В околността на града се намира известната средновековна крепост Маркели, която се намира на 7.5 км югозападно от града. Археологически разкопки са започнали през 1986 година и до днес са открити средновековна базилика от 6 век, старобългарска църква от 10 век, византийска
жърква от 11 век.

Територията на Карнобат е обитавана от най-дълбока древност. Под турско владичество градът пада през 1371 година. В дубровнишки документ от 1595 година е отбелязанокато Караново, както всъщност са го наричали българите. През 1762 година за пръв път е споменат със сегашното си име. През Освободителната руско-турска война Карнобат силно пострадал, но благодарение на богатия селскостопански район, традициите в животновъдството, както и жп линията София-Бургас, започва да се развива. От 1953  до 1962 година се нарича Поляновград, след това отново му връщат днешното име.