Oslos sündinuna ja üles kasvanuna mängis Caroline kuni 15. eluaastani kohalikus klubis Ly nup. Caroline debüteeris 2011. aastal Norra koondise ääreründajana ja kuulus 2013. aastal naiskonda, mis võitis UEFA naiste jalgpalli euroopa meistrivõistlustel (UEFA Women’s Euro™) hõbeda. Ta valiti 2019. aastal UEFA aasta naismängija auhinnale kandideerijate esikümnesse ja FIFA 10 parima mängija hulka. Laialdast tunnustust pälvis seejuures tema võtmemängija roll rahvusvahelisel areenil.
Caroline mängib nüüd FC Barcelonas, kes võitis 2020/21. aasta UEFA Meistrite liiga finaali.
