Carolina Carrillo es licenciada en Ciencias Biológicas con honores por la Universidad Nacional de Mar del Plata (Argentina) y doctora en Ciencias Químicas por la Universidad de Buenos Aires. Además, cuenta con una diplomatura en Comunicación Científica, Médica y Ambiental por el IDEC de la Universidad Pompeu Fabra (España).
Se desempeña como investigadora principal del CONICET y es directora de un grupo de I+D en el Instituto de Ciencia y Tecnología Dr. César Milstein (ICT Milstein), CONICETv - Fundación Pablo Cassará. También es docente universitaria en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires.
Es cofundadora de la EmpreTecno NEOKIT S.A.S. y de la ONG Hablamos de Chagas.
Ha recibido diversos reconocimientos tanto individuales como grupales, entre ellos el International Award of the InterAmerican Network of Academies of Sciences (2011), la Eisenhower Fellowship (2015) y el Premio a la Innovación Tecnológica (2019) otorgado por la Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de Argentina.