También se encuentra documentada la existencia de núcleos de población en alquerías aledañas en la Alta Edad Media que constatan que desde tiempos antiguos se habitaba esta zona.

La economía del municipio se basa principalmente en el sector primario, aunque en los últimos años del siglo XX se fomentó el sector servicios recurriendo a sus posibilidades de ocio por encontrarse en zona costera y a sus parajes naturales.

El topónimo "Cartaya" parece ser de procedencia fenicia: Qart o carteia, que podría traducirse como "La ciudad".

En época andalusí apareció bajo el nombre de qarqaya, fonéticamente muy parecido al actual.

El núcleo urbano se encuentra a pies de la rivera del Piedras mientras que los núcleos de El Rompido y El Portil —este último también pertenece a Punta Umbría—, se encuentran en la desembocadura del Piedras y a pies del Atlántico respectivamente.

El clima es de tipo mediterráneo continentalizado, mediatizado por su cercanía al mar.

Estos sedimentos depositados en dirección este posibilitaron gran movilidad en la ría del Piedras, desarrollando de manera rápida numerosos parajes como la Laguna de El Portil cuando ésta quedó cerrada.

El Embalse del Chanza, en otro municipio, abastece de agua a la localidad.

Todo ello, junto al denominado Paraje Natural Marismas del Río Piedras y Flecha de Nueva Umbria,[8]​ componen una extensa tierra en relativo estado semivirgen.

Si el núcleo de Cartaya y su costa cercana (donde existen numerosos hallazgos de pecios) no fueron probablemente habitados hasta la llegada fenicia no será hasta siglo después cuando se proceda a un avance significativo.

[12]​ Como es común a toda la zona de Huelva, la presencia visigoda en la comarca fue muy poco significativa.

La construcción de la fortaleza, refugio ideal para la población, termina por consolidar el actual poblamiento.

Pese a ello Cartaya no tuvo la importancia que poblaciones más o menos cercanas como Palos de la Frontera o Moguer tuvieron en el devenir histórico en la navegación.

Aun así marineros locales fueron partícipes tanto en el primer viaje colombino, donde aparecen nombres como Talafar, Vizcaíno y Alonso Rodríguez,[19]​ como que en la Segunda expedición colombina, donde marcharon también en la carabela La Niña el marinero cartayero Rodrigo Calafar, en la carabela San Juan Alonso Rodríguez y en la carabela Cardera Juan Vizcaíno.

Como las comunicaciones terrestres con Cartaya debían de hacerse desde la margen izquierda del río se establecieron familias en el actual núcleo.

Apellidos portugueses como Almeida o Brito son aún comunes en la zona.

A partir de entonces se propuso El Portil como espacio para su dinamización turística.

La población extranjera empadronada en 2009 suma 3197 habitantes, que representa un porcentaje del 17 % del padrón, muy superior a la media nacional y regional, siendo las nacionalidades más numerosas la marroquí (876 habitantes), la rumana (1003) y la ecuatoriana (120).

A orillas del río Piedras se sitúan los núcleos menores de El Rompido y Nuevo Portil, destacando del primero las urbanizaciones Urberosa y Los Pinos.

Existen otros conjuntos de edificaciones en diseminado por todo el término municipal.

[30]​ Asimismo Cartaya pertenece a la Mancomunidad de Municipios Beturia por lo que ésta como la comarca en la que se integra lleva a cabo diferentes iniciativas para promover el desarrollo económico.

El pequeño puerto y lonja de El Rompido no ha podido competir con otros puertos cercanos y mayores como los de Huelva o Isla Cristina, sobre todo porque no se ha especializado en ningún sector o en industria.

El Polígono industrial La Barca y el Polígono Industrial La Estación, este último con 94 445 m² de extensión y 92 empresas instaladas, complementan la estructura económica de la localidad.

Si bien a finales del siglo XX existía ya un importante número de segundas residencias en su costa y una llegada durante el verano de familias relacionadas con el pueblo ha sido a principios del siglo XXI cuando el turismo se ha convertido en motor de su economía.

Es un organismo provincial para lograr un sistema tarifario razonable y comparable para el nivel de servicios demandados por la Mancomunidad.

Disponía además de siete torres almenadas y una segunda muralla baja exterior, ambas ya desaparecidas.

También son importantes algunas edificaciones singulares mudéjares datadas en el siglo XVII.

Entre otras Secciones, sobresale la Biblioteca Intercultural, con un gran número de volúmenes en árabe, rumano, polaco, alemán, francés, ruso, inglés e italiano.

También se utiliza como espacio escénico el propio patio de armas del Castillo de los Zúñiga, donde entre otros, se celebra todos los veranos el Festival Siete soles, siete lunas.

En cuanto a instalaciones destaca en el ámbito público el Estadio de Fútbol "Luis Rodríguez Salvador"[48]​ con capacidad para 4500 espectadores y, anexo a este, un complejo deportivo.