Першими поселенцями села були селяни молдовського боярина Ферната (звідси перша назва села — Фернатія). 07.09.1946 село перейменоване на честь Устима Кармалюка.[1][2]
За однією з легенд, на місці теперішнього села був великий ліс, що служив притулком для християн при набігах татар. Власник лісу князь Любомирський в 18 столітті дозволив їм рубати дерева і будувати будинки. За іншою легендою — в давно минулі роки на місці села стояла одна-однісінька хатина, у якій жив Кармалюк.
До Першої світової війни поміщиками в Фернатії були Гудим-Левковичі[4]. Їм належало 1761 десятин (1920 га) землі (з них: 1190 га ріллі і 653 га лісу). Останньою з їхнього роду, хто володів помістям, була Варвара Петрівна Гудим-Левкович.
Арешт Заболотного
7 серпня 1922 р. співробітники Балтського ДПУ заарештували в Фернатії командира «Чорноморського повстанського козацького війська» Семена Заболотного. Діставши інформацію від Дмитра Бузька, чекісти оточили хату, де Заболотний відпочивав після поранення. З розсекречених архівів відомо, що він відмовився здаватися і продовжував відстрілюватись. Чекісти змусили здатися Заболотного і його побратимів, пригрозивши розстріляти місцевих жителів, яких зігнали до подвір'я.
Опис Карачківського
В серпні 1928 р. обслідуючи за дорученням Історико-Георгафічної Комісії ВУАН села в долині р. Кодими, Фернатію відвідав Михайло Карачківський. Він залишив по собі короткий опис села: «З Мошняг шлях простує до села Фернатії. З правого боку видно лівий берег Кодими. Шлях іде весь час по горбах надкодимських, то спускаючись у численні ярки, то підіймаючись нагору. Долина Кодими має стави, поросла верболозом. Недалечко від в'їзду в с. Фернатію є луг, порослий високими вербами. Далі видно садок і панський будинок, де тепер школа»[5].
Карачківський також проаналізував переписи населення Фернатії. Так, за переписом кін. 18 ст. в селі проживало 266 селян скарбових українців, 197 селян скарбових молдаван, 13 євреїв, 12 шляхти чиншової, 3 циган. Проте до кінця кін. 19 ст. значна частка молдаван майже повністю зникає і за переписом 1928 року в селі проживало 1776 людей, що мали 423 господарства, з яких українських — 402, молдавських 5, єврейських 4.
Населення
Згідно з переписом 1989 року населення села становило 639 осіб, з яких 279 чоловіків та 360 жінок.[6]
Церква Різдва Богородиці, заснована у 1764. Будівництво завершено у 1771. В 1794 перетворена з греко-католицької на православну. Церква дерев'яна, збудована на кошти князя Любомирського. В 1856 зроблено залізний дах. В 1878 р. за кошти прихожан церкву пофарбували та замінили в ній іконостас. В радянські часи будівлю церкви розібрали.
Колгосп «Слава»
В радянські часи в Кармалюківці був колгосп рільничо-тваринницького напряму «Слава», який мав 3095 га землі (з них 1865 га — орної), а також олійню, млин та пилораму.
З 2009 року в межах Кармалюківки розгортається екопоселенський проект «Нова Варшана» Міжнародного Товариства Свідомості Крішни. Віряни МТСК створили громадську ініціативу ГО «Відродження Кармалюківки», збудували храм, проводять служіння та фестивалі, володіють кількома об'єктами нерухомості, розвивають сільське господарство.