Rođena i odrasla u Oslu, Caroline je do 15 godine igrala za lokalni klub Lyn up. Caroline je 2011. godine debitirala kao krilna igračica za Norvešku, a 2013. godine bila je dio momčadi koja je osvojila srebro na UEFA Euro™ za žene. Ušla je u uži izbor među deset nominiranih za UEFA-inu nagradu za igračicu godine za 2019. godinu, kao i među FIFA-inih deset najboljih igračica, ujedno naglašavajući time priznanje da je Caroline ključna igračica na međunarodnoj pozornici.

Caroline sada igra za FC Barcelonu koja je pobijedila u finalu UEFA-ine Lige prvaka 2020./2021. godine.