Prima atestare documentară, de la care localitatea îsi are numele, o aflăm din scrisoarea pârcălabului Sucevei, Mihaly Tolnay, datată din 1595 şi în baza căreia Nicolae Iorga a transcris „hidronimul Cîrlibaba” sub forma de Cramabahalu. În ceea ce priveşte toponimele localităţilor de pe teritoriul comunei, acestea sunt menţionate pentru prima dată în uricul din 15 februarie 1410, când Alexandru cel Bun a donat muntele Suhard mănăstirii Moldoviţa.
Prima menţiune despre existenţa comunei se datorează călugărilor de la Mănăstirea Putna care, în 1629 scriau că, atunci când Miron Barnovschi Movilă a trebuit să plece pentru a ocupa tronul Moldovei ,”a găsit ţara ca fără domn, prădată de tătari şi tâlhari, care au lăsat Suceviţa numai cu piatră, iar alţii sunt la Cîrlibaba şi mănăstirea stă în frică mare” . Centrul comunei este aşezat la confluenţa râului Bistriţa cu pârâul Cîrlibaba.
Teritoriul comunei este foarte bogat din punct de vedere hidrografic, astfel că râul colector Bistriţa Aurie, care izvorăşte din Munţii Rodnei şi străbate teritoriul comunei, colectează apele afluenţilor Ţibău, Cîrlibaba, Bila, Lala, Rusaia şi Diaca. În apele reci şi limpezi trăiesc şi se dezvoltă specii de peşti ca păstrăvul, lipanul şi lostriţa. Vegetaţia, alături de relief, contribuie la conturarea personalităţii peisajului comunei. În general, covorul vegetal este etajat, ca şi clima şi solurile, pe verticală, în raport cu altitudinea. Clima este temperat continentală de munte şi se caracterizează prin temperaturi medii anuale de + 3,9 grade Celsius.
Principalele formaţiuni vegetale din zonă sunt pădurile de molid, care urcă până la altitudinea de 1.700 m şi ocupă peste 80% din teritoriul comunei. Fauna este cea întâlnita în toţi Carpaţii Orientali, astfel că fondul cinegetic constă în exemplare de urs brun, cerb carpatin, mistreţ, căprior, lup, vulpe. Speciile de păsări sunt numeroase. Există specii rare, ocrotite ca monumente ale naturii precum: cocoşul de munte, cocoşul de mesteacăn, cinteza alpină, gaiţa de munte, bufniţa, piţigoiul şi altele. Accesul în comuna Cîrlibaba se face numai pe cale rutieră pe DN 18. Lungimea drumurilor publice este de 80 km, din care drumuri modernizate 19 km, drumuri pietruite 51,5 km şi drumuri de pământ 9,5 km. Comuna nu dispune de reţea pentru apă potabilă, reţea de canalizare, linii de cale ferată. Dintr-un total de 1891 locuitori, numai 114 sunt conectaţi la reţeaua de telefonie şi 420 sunt abonaţi la radio şi televiziune. Asigurarea serviciilor de sanatate se realizeaza prin intermediul unui dispensar uman, deservit de 1 medic si 1 cadru mediu sanitar.
Reţeaua de învăţământ cuprinde 5 unitati, din care 2 gradiniţe şi 3 şcoli; populaţia şcolară este formată din 212 elevi şi 74 preşcolari , iar personalul didactic din 20 de persoane. În comună există un cămin cultural şi o bibliotecă.
Conform recensământului efectuat în 2021, populația comunei Cârlibaba se ridică la 1.588 de locuitori, în scădere față de recensământul anterior din 2011, când fuseseră înregistrați 1.717 locuitori.[ Majoritatea locuitorilor sunt români (84,07%), cu minorități de germani (3,9%) și ucraineni (1,89%), iar pentru 10,01% nu se cunoaște apartenența etnică. Din punct de vedere confesional, majoritatea locuitorilor sunt ortodocși (78,84%), cu o minoritate de romano-catolici (10,26%), iar pentru 10,08% nu se cunoaște apartenența confesională.
