Caroline, urodzona i wychowana w Oslo, grała w lokalnym klubie Lynup do 15 roku życia. Zadebiutowała jako skrzydłowa w reprezentacji Norwegii w 2011 r., a w 2013 r. była częścią drużyny, która zdobyła srebro na UEFA Women's Euro™. Została umieszczona w pierwszej dziesiątce nominowanych do nagrody UEFA Women’s Player of the Year Award w 2019 roku, a także do pierwszej dziesiątki najlepszych zawodniczek FIFA, co podkreśliło ogólne uznanie, że Caroline jest kluczową zawodniczką na głównej scenie międzynarodowej.

Caroline gra obecnie w FC Barcelona, z którą wygra finał Ligi Mistrzów UEFA 2020/21.