Caroline sa narodila a vyrastala v Osle. Až do svojich 15 rokov hrala za miestny klub Lyn. V roku 2011 Caroline debutovala za Nórsko na pozícii krídelnej útočníčky a v roku 2013 bola súčasťou tímu, ktorý získal striebro na Eure žien UEFA™. V roku 2019 sa dostala do najlepšej desiatky hráčok nominovaných na ocenenie Hráčka roka UEFA, ako aj medzi 10 najlepších hráčok FIFA. To potvrdzuje, že Caroline je všeobecne považovaná za špičkovú hráčku na medzinárodnej scéne.

Caroline v súčasnosti hrá za FC Barcelona a v sezóne 2020/21 zvíťazila vo finále Ligy majstrov UEFA.