Den ca. 108 ha store Karlsgårde Sø ligger omgivet af skov, landbrugsland, moser og heder ca. 7 km nordøst for Varde. Søen er kunstig og blev etableret for at drive vandkraftværket Karlsgårdeværket. Udgravningen af området og anlæggelsen af den hesteskoformede dæmning foregik 1919‑21. Gennem en 7 km lang kanal blev vand ledt fra Holme Å til den opstemmede Karlsgårde Sø. Værket husede oprindelig to turbiner på hver 500 hk. Et stigende behov for elektricitet betød dog, at man i 1945 måtte tilføje endnu en turbine. Den nye turbine fik tilført vand fra den nygravede Ansager Kanal og øgede den årlige produktion til 5 mio. kWh. I dag drives Karlsgårdeværket af elselskabet Norlys a.m.b.a.
I 1960’erne og 1970’erne blev søen forurenet med spildevand fra Grindstedværket. Organiske kviksølvforbindelser endte i vandet og på søbunden, og af frygt for, at de blev hvirvlet op, blev der indført forbud mod badning og motorbåde, ligesom man frarådede at spise fisk fra søen. I dag er indholdet af kviksølv i selve søvandet normaliseret, men der er stadig store mængder kviksølv i dyndet på søens bund.
Trods sin kunstige oprindelse og tidligere forurening har Karlsgårde Sø et rigt fugleliv, og på og omkring søen er der iagttaget mere end 160 forskellige fuglearter. Ynglefuglene omfatter bl.a. sjældenheder som grønspætte og isfugl, og i træktiden lægger både havørn og fiskeørn vejen forbi søen. Havørn optræder også om vinteren, hvor den ses sammen med de mange knopsvaner, sangsvaner, hvinænder, store skalleslugere og gråænder samt små og toppede lappedykkere, der overvintrer på søen. Søen har en artsrig fiskebestand og er blandt lystfiskere især kendt for sine store gedder. De mange fisk tiltrækker bl.a. odderen, som både holder til ved søen og langs den tilstødende Holme Å.
Karlsgårde Sø indgår i habitatområdet Nørholm Skov og Hede samt Varde Å øst for Varde.
Med de orange ben strittende ud til begge sider, halefjerene spredt og vingerne i bremseposition lægger en stor skallesluger an til landing. Stor skallesluger er en almindelig vintergæst i Danmark, og vinteren igennem kan den bl.a. ses på Karlsgårde Sø sammen med forskellige ænder og lappedykkere. Tidligt på foråret forlader den søen for at flyve mod ynglepladserne i Storbritannien, Island, Nordskandinavien og Nordrusland, men dukker op igen, når kulden sætter ind i november.
