Caroline se narodila a vyrůstala v Oslu, kde do svých patnácti let hrála za místní klub Lyn. V roce 2011 debutovala na křídle za Norsko a byla součástí týmu, který v roce 2013 získal stříbro na Euru žen. V roce 2019 byla zařazena do užšího výběru hráček roku UEFA a mezi nejlepších 10 hráček FIFA, což je důkazem, že Caroline je na mezinárodní scéně klíčovou fotbalistkou.

Nyní hraje Caroline za klub FC Barcelona, se kterým vyhrála finále Ligy mistrů UEFA 2020/21.