Ряд Садовых улиц (частей Садового кольца) образовался в 1816—1820 годах на месте снесённых укреплений Земляного Города. Освободившийся проезд был застроен домами, хозяева которых обязаны были разбивать при них палисадники и сады. Так возникло Садовое кольцо улиц, сохранившее свое название и после того, как в 1938 году при расширении магистрали сады были уничтожены. Данный отрезок Садового кольца вторую часть названия получил по примыкающей к нему улице Каретный Ряд. Во время реконструкции 1977 года улица была расширена: в неё были включены Угольная площадь и Угольный проезд (названные по рынку, где в XVIII — начале XIX веках продавали древесный уголь и дрова), а также часть Оружейного переулка.
    Садовая-Каретная располагается на севере Садового кольца от Садовую-Триумфальной до Садовой-Самотёчной улицы. Начинается от пересечения Садового кольца с Малой Дмитровкой из центра и Долгоруковской улицей — с периферии, здесь же с Садовым кольцом сходится Оружейный переулок. С внутренней стороны к ней примыкает улица Каретный Ряд с внутренней стороны и Краснопролетарская улица — с внешней. С внешней стороны от Садовой-Каретной под острым углом отходит Делегатская улица, затем от центра на неё выходит Лихов переулок, отделяющий Садовую-Каретную от Садовой-Самотёчной.