Nacida y criada en Oslo, Caroline jugó para el  club local Lyn  a la edad de 15 años. Caroline hizo su debut como lateral para Noruega en 2011 y en 2013 formó parte del equipo que ganó la medalla de plata en la Eurocopa Femenina de la UEFA™. Fue incluida en la lista de las diez mejores jugadoras en los premios a la Mejor Jugadora del año 2019 de la UEFA, al igual que en la lista de las diez mejores jugadoras de la FIFA Best Top 10, mostrando ya en aquel momento el amplio reconocimiento de Caroline como una de las mejores jugadoras de la escena internacional.

Caroline ahora juega para el FC Barcelona con quiénes ha ganado la final de la UEFA Champions League 2020/21.