Koolimaja rajamise idee sai alguse juba enne esimest maailmasõda, mil linnaelanike arv ja piirkonna koolikohustuslike laste hulk suurenes.
1920. aastate alguses töötas arhitekt Anatoli Podtšekajev välja põhjaliku projekti olemasolevate visandite alusel, viies sisse mitmeid funktsionaalseid ja esteetilisi lisandusi. Tartu Linna V Algkooli hoone kavandati U-kujulisena, peasissekäiguga Lina tänava poolsel küljel. Fassaadi ilmestasid klassikalised vormid (kolmnurkviilud, segmentaknad ja joonia kapiteelidega pilastrid). Hoone arhitektuurne lahendus rõhutas sümmeetriat ja detailide väljapeetust.
Koolimaja arhitektuuri iseloomustab hästi läbimõeldud funktsionaalsus. Keldrikorrusele rajati majandusruumid, riidehoid, söökla ja majahoidja korter, esimesele korrusele paigutati võimla, arstiruumid ning viis klassiruumi, teisele korrusele raamatukogu ja klassiruumid, kolmandale korrusele klassiruumid ning jalutusruum (rekreatsiooni saal).
Ehitustegevusega alustati 1923. aastal, mida markeerib ka aastaarv Lina tänava sissepääsu kohal. Vastvalminud koolimaja avati aktusega 18. jaanuaril 1925. aastal.
Maja vasak tiib ehk võimla osa valmis 1928. aastaks Arnold Matteuse projekti järgi. Algselt jäid hoone välisfassaad krohvimata, tööd viidi lõpule 1933. aastaks.
Koolimaja peeti omal ajal üheks moodsamaks Tartus – seda nii ruumilahenduselt kui ka õpitingimuste ning tervisenõuete poolest.
Koolimaja juurdeehitus aastatel 1966-67
1966. aasta oktoobris alustati toonase Tartu 7. Keskkooli õuepoolsele hoonetiivale 4-korruselist juurdeehitust arhitekt Udo Tiirmaa kavandite järgi. Tööd viidi lõpule vähem kui aastaga, töödejuhataja sõnul pandi seina 650 000 tellist, kasutati 7500 kg värvi ja paigaldati 3,6 km elektrijuhtmeid. Hoone ehitus ja sisustamine läks maksma üle 200 000 rubla (230 rubla iga õpilase kohta). Ajalehes Edasi kirjutati 11. novembril 1967. aastal: “Pühade laupäeval oligi kooliperel ja kindlasti neil, kes eelnenud 43 aasta jooksul selles koolimajas õppinud, kahekordne pidu. Kes said, tulid ise kohale, kes ei saanud, olid mõtetes vana kooli rõõmu jagamas.”
Valminud juurdeehitis pakkus kaasaegseid õppevõimalusi ja avaraid, hästi sisustatud ruume, mis võimaldas õppimist ühes vahetuses ning kabinetisüsteemi ja eriklasside kasutusele võtmist.
Koolimaja renoveerimine aastatel 2023-24
Tartu Karlova Kooli Lina tänava õppehoone läbis põhjaliku uuenduse 2023/24. õppeaastal. Tugevdati vahelaekonstruktsioonid, ehitati lift, rekonstrueeriti kõik tehnosüsteemid ja ehitati uus ventilatsioonisüsteem, mis hoones siiani puudus. Rekonstrueerimise käigus sai maja uue sise- ja välisviimistluse ning uue sisustuse, tagades koolile kaasaegse õpikeskkonna. Hoovi rajati õpilaste puhkeala ja väliklass. Hoone maht ja ruumiprogramm jäid suures osas samaks, ainult keldrisse ehitati juurde pesu- ja riietusruumid.
Koolimaja taasavati pidulikult 3. septembril 2024. aastal.
