Carolina mulai bermain bulutangkis di bulutangkis klub IES La Orden di Huelva. Pada tahun 2009 ia menjadi yang pertama bulutangkis pemain Spanyol untuk memenangkan medali perak pertama, pada 2009 Eropa Badminton Championships dan medali emas pada 2009 Eropa U17 Badminton Championships.
Carolina bermain untuk tim yang berbasis Bangalore Banga Beats dalam edisi perdana dari India Badminton League (IBL) pada tahun 2013.
Dia adalah yang pertama bulutangkis pemain Spanyol yang memenangi gelar grand prix gold setelah memenangkan 2013 London Grand Prix.
Pada 31 Agustus 2014 ia mengalahkan Li Xuerui dari China di tunggal BWF World Championships perempuan final dan menjadi pembulu tangkis Spanyol pertama yang memenangi gelar Kejuaraan Dunia dan pemain wanita Eropa ketiga dalam mencapai medali emas, setelah Lene Köppen (1977) dan Camilla Martin (1999). Berumur hanya 21, ia menjadi juara dunia termuda Eropa. :)
