Каролин Даверна родилась в Монреале, Квебек. Её отец — канадский актёр Себастьян Даверна, мать — канадская актриса Мишель Делорьер.
В возрасте восьми лет Даверна озвучила героя мультфильма, а через четыре года дебютировала в кино, снявшись в эпизодической роли. В 1991 году Каролин появилась на телеэкранах в сериале Marilyn. В 1993 году она снялась в фильме «Мыс отчаянья», и вплоть до 2000-х годов она снималась в основном в проектах на французском языке.
В 2001 году Даверна снялась в главной роли в телефильме «Мэрилин Белл», для этой роли она несколько месяцев тренировалась с профессиональными пловцами, чтобы максимально точно сыграть свою героиню. В том же году она появилась в молодёжной драме «Вас не догонят» и комедии «Отмороженные». В 2002 году Каролин снялась в фильме «На грани безумия». Также она снималась в сериале «Чудопад» (2004), фильмах «Девчонки» и «Мотель „Ниагара“» (2005) и мини-сериале «Тихий океан».
В 2010 году Даверна сыграла роль Полин в фильме «Больше, чем друг», а в 2011 году одну из главных ролей Лили Бренне в сериале «Без координат». В 2013—2015 годах Каролин играла роль доктора Аланы Блум в сериале «Ганнибал». В 2017—2019 годах она исполняла главную роль в телесериале «Мэри убивает людей».
