1971–1976 m. Karoliniškių kaimelio vietoje išaugo modernus mikrorajonas, kuris išsiplėtė abipus Laisvės prospekto (buv. Kosmonautų pr.). Rajono architektai – Kazimieras Rimantas Balėnas ir Genovaitė Balėnienė. Mikrorajono kūrėjai ieškojo vietovės gamtines sąlygas atitinkančio architektūrinio sprendimo, stengdamiesi išsaugoti reto grožio Neries ir Sudervėlės slėnių landšaftą. Karoliniškėse dominuoja 5, 9 ir 12 aukštų gyvenamieji namai, sujungti į 4-5 korpusų blokus. Pastatytas Valstybinio socialinio draudimo fondo („Sodros“) Vilniaus skyriaus administracinis pastatas (archit. Andrius Gediminas Gudaitis, 2002), Mokslo ir enciklopedijų leidybos institutas, Ugniagesių gelbėtojų mokykla, Vilniaus „Vilties“ specialioji mokykla-daugiafunkcinis centras, poliklinika, keletas mokyklų, vaikų darželių ir kt. Karoliniškėse pastatytas Vilniaus televizijos bokštas (archit. Vladimiras Obydov, inž. Davidas Basiladzė ir Davidas Dortman). Tai aukščiausias Lietuvoje ir vienas iš aukščiausių Rytų Europos statinių – 326,5 m. Bokšto statyba pradėta 1974 m., o eksploatuojamas jis nuo 1981 m.