En 1782, don Domingo Cartavio adquirió del visitador don Baltasar de Ocampo 90 fanegadas (59,4 hectáreas) de tierra en el valle de Chicama para fundar una importante hacienda, llegando a tener 314 fanegadas (200,24 hectáreas). Este fundo se llamó Cartavio, conocido anteriormente como San Francisco de Buenos Aires.

Tuvo luego otros propietarios, hasta que en 1870 aparece la Cartavio Sugar Company que adquiere la hacienda de Guillermo Alzamora, uno de los últimos dueños, como cancelación por una deuda. En 1872 pasó a ser propiedad de la Grace, representada por Juan W. Grace.

En 1890, finalizada la guerra con Chile, la subsidiaria W.R. Grace y Cía. declara la propiedad de la hacienda Cartavio en 606,6 hectáreas.

Durante este período, con inversiones y tecnología de punta, la hacienda alcanzó un desarrollo significativo en la producción azucarera nacional.

Con la reforma agraria del gobierno militar en los años setenta, pasó a manos de sus trabajadores asociados en cooperativas y sociedades agrícolas de interés social, con fuerte presencia del gobierno en el directorio y en el accionariado.

En 1996 se acoge al D.L. 802 Ley de Saneamiento Económico Financiero de las Empresas Agrarias Azucareras y cambia su modelo social por una empresa de sociedad anónima. Dos años después, Azucagro S.A. adquiere el paquete mayoritario de las acciones del Complejo Agroindustrial Cartavio S.A.A., iniciándose un proceso de inversión y modernización de la empresa, ubicándola como líder en el sector azucarero peruano.

En diciembre de 2007, el Grupo Gloria; a través de su holding azucarero COAZUCAR DEL PERÚ, adquirió el 65.90% de acciones de la compañía a través de una Oferta Pública de Adquisición (OPA) convirtiéndose en el accionista mayoritario, posteriormente, en los años 2008 y 2009 incrementó su participación al 87.17% del total de acciones de la sociedad.