Karoline Eichhorn wurde 1965 in Stuttgart geboren und lebt heute in Hamburg. Nach der Schulzeit und dem Schauspielstudium an der Essener Folkwang-Hochschule debütierte sie 1989 als Anja in Tschechows "Kirschgarten" an der Berliner Schaubühne unter Peter Stein und bekam ein Engagement. Sie spielte in zahlreichen Fernsehfilmen, zum Beispiel in dem Thriller "Der Sandmann" an der Seite von Götz George. Mit der Rolle in "Gegen Ende der Nacht" (1997) verdiente sie sich den Adolf-Grimme-Preis und einen Goldenen Löwen.

Auch im Kino war sie zu sehen, zum Beispiel in "Der Felsen". Darüber hinaus spielte sie weiterhin Theater, zum Beispiel am Thalia Theater Hamburg (2000 und 2003) und am Burgtheater Wien (2001-2003). Karoline Eichhorn war bereits in mehreren Hörspielproduktionen des SWR zu hören: 2004 hatte sie eine Rolle in Urs Widmers Hörspiel "Top Dogs", 2005 spielte sie in "Nr 89 unbekannt", und zuletzt (2006) in dem Kriminalstück "Blut im Schuh" von Florian Bartsch.