Născută și crescută în Oslo, Caroline a jucat pentru clubul local Lyn până la vârsta de 15 ani. Caroline a debutat ca jucătoare în extremă pentru Norvegia în 2011, iar în 2013 a făcut parte din echipa care a câștigat argintul la UEFA Women’s Euro™. A fost pe lista scurtă în top 10 pentru premiul Jucătoarea Anului UEFA Feminin în 2019, precum și pentru FIFA Top 10 cele mai bune, evidențiind recunoașterea lui Caroline ca jucătoare cheie pe scena internațională.

În prezent, Caroline joacă pentru FC Barcelona, câștigând finala Ligii Campionilor UEFA 2020/21.