Актриса родилась 16 января 1950 года в английском городке Уиндсор. Воспитывалась в монастыре. Рост актрисы 170 см. У нее есть двое детей.
В детстве ее мать выслала фотографию дочери на конкурс газеты «The Evening News» «Лицо года», который она выиграла. Поэтому уже в семнадцать лет Кэролайн начала позировать для журнала «Vogue». Она переехала в Лондон и стала моделью.
В своей первой «роли» в кино актриса сыграла мертвую жену Винсента Прайса в двух фильмах про доктора Фибса, но была замечена студией «Hammer», которая предложила ей контракт. Кэролайн Мунро-единственная женщина, в свое время подписавшая долгосрочный контракт со студией «Hammer».
Отклонила предложение сняться обнаженной для журнала «Плэйбой». Кэролайн снялась в видеоклипах Адама Энта «Goody Two Shoes» (1982) и Митлоафа «If You Really Want To». Сама в семнадцать лет записала на студии «EMI» сингл «Tar and Cement», где ей аккомпанировали такие рок-звезды, как Джинджер Бейкер, Джек Брюс и Эрик Клэптон из группы «Cream», а также Стив Хоу из группы «Yes».
Актриса на пике своей популярности отклонила роли в картинах «Доктор Джекилл и сестра Хайд», «Франкенштейн и монстр из ада» и «Вампирелла», так как они требовали обнаженной натуры. В 1977 году актриса отклонила роль злодейки Урсы в картине «Супермен» (1978).
«Вершиной творчества» у актрисы считается роль девушки Джеймса Бонда из картины «Шпион, который меня любил» (1977).

Выборочная фильмография:

«Плоть для зверя» (Flesh for the Beast), 2003
«Черный кот» (Il Gatto nero), 1989
«Безликие» (Faceless), 1988
«Резня в школе» (Slaughter High), 1986
«Последний фильм ужасов» (The Last Horror Film), 1982
«Маньяк» (Maniac), 1980
«Столкновение звезд» (Starcrash), 1979
«Шпион, который меня любил» (The Spy Who Loved Me), 1977
«К центру Земли» (At the Earth's Core), 1976
«Я не хочу быть рожденным» (I Don't Want to Be Born), 1975
«Капитан Кронос-охотник на вампиров» (Captain Kronos-Vampire Hunter), 1974
«Фантастическое путешествие Синбада» (The Golden Voyage of Sinbad), 1974
«Дракула-72» (Dracula A.D. 1972), 1972
«Возвращение доктора Фибса» (Dr. Phibes Rises Again), 1972
«Отвратительный доктор Фибс» (The Abominable Dr. Phibes), 1971
«Казино Рояль» (Casino Royale), 1967