Till senare års verkligt stora fågelrariteter på Stora Karlsö räknas den rostgumpade törnskatan (Lanius schach), det första fyndet i Europa, som upptäcktes av en gästande ornitolog den 11 juni 1999.

En havssula (Morus bassanus) gjorde ett par uppmärksammade besök här ute under sommaren 2000. Än märkligare var kanske att en havssula var stadig sommargäst på Stora Karlsö under juli och augusti 2010. Arten finns normalt inte längre kvar i Östersjön, men levde här på stenåldern under litorinatiden, då havet var mycket saltare än idag. Ben av havssula har hittats i stenålderslagren i grottan Stora Förvar.

Även den nordamerikanska ringnäbbade måsen (Larus delawarensis), som noterades oregelbundet på ön varje sommar mellan 2002 och 2008, och den lilla ökentrumpetaren (Bucanetes githagineus), som sågs under någon timme den 4 juni 2005, får räknas in bland de verkligt rara ”fågelturisterna”. Detsamma gäller den sibiriska tundrapipare (Pluvialis dominica), som rastade en kort stund på ön den 14 september 2006.

Under maj 2013 observerades ett antal rara fågelbesök på Stora Karlsö: brun glada, jorduggla, biätare, härfågel, blåhake, ringtrast, flodsångare, vassångare, busksångare, trastsångare och bändelkorsnäbb. Noteringen av biätaren var den första på Stora Karlsö. Men den verkliga rariteten blev en spansk sparv, Sveriges andra, om raritetskommittén godkänner fyndet.

Den kanske allra största sensationen utgör nog dock den ökennattskärra (Caprimulgus aegyptius), Sveriges hittills enda, som uppehöll sig på ön den 21-22 maj 1972!