Die Ursprünge des Karottenkuchens sind umstritten. Ein 1591 veröffentlichtes englisches Rezept für „Pudding in einer Karottenwurzel“ besteht im Wesentlichen aus einer gefüllten Karotte mit Fleisch, enthält aber viele Elemente, die dem modernen Dessert gemein sind: Backfett, Sahne, Eier, Rosinen, Süßstoff (Datteln und Zucker), Gewürze (Nelken und Muskatblüte), geschabte Karotten und Paniermehl (anstelle von Mehl). Viele Lebensmittelhistoriker gehen davon aus, dass der Karottenkuchen seinen Ursprung im Karottenpudding hat, den die Europäer im Mittelalter aßen, als Zucker und Süßstoffe teuer waren und viele Menschen Karotten als Zuckerersatz verwendeten. Variationen des Karottenpuddings wurden mit einer Kruste gebacken (wie Kürbiskuchen), mit einer Soße gedünstet oder in Pfannen geformt (wie Pflaumenpudding) und mit Zuckerguss versehen.
Im zweiten Band von L’art du cuisinier (1814) enthält Antoine Beauvilliers, ehemaliger Küchenchef von Ludwig XVI, ein Rezept für einen „Gâteau de Carottes“, das so beliebt war, dass es in den Kochbüchern der Konkurrenz wortwörtlich kopiert wurde. 1824 hatte Beauvilliers in London eine englische Version seines Kochbuchs veröffentlicht, die ein Rezept für „Carrot Cakes“ in einer wörtlichen Übersetzung seines früheren Rezepts enthielt.
Ein weiteres Rezept aus dem 19. Jahrhundert stammt aus der Hauswirtschaftsschule von Kaiseraugst (Kanton Aargau, Schweiz). Nach Angaben des Kulinarischen Erbes der Schweiz ist er einer der beliebtesten Kuchen in der Schweiz, vor allem für Kindergeburtstage.
Die Popularität des Karottenkuchens wurde im Vereinigten Königreich aufgrund der Rationierung während des Zweiten Weltkriegs wiederbelebt.