A una temprana edad se fue a vivir a Estados Unidos y regresó a sus dieciocho años a su natal Colombia donde representó a la capital, Bogotá D.C. en el Concurso Nacional de la Belleza , obteniendo el título de Señorita Colombia 1993, que le permitió viajar a la ciudad de Manila, Filipinas para representar a su pais en el Miss Universo 1994 en donde obtuvo uno de los mayores puntajes de la noche lo cual la llevo a obtener el título de Virreina Universal, siendo la tercera reina colombiana en alcanzar dicho puesto de manera consecutiva, luego de Paola Turbay en 1992 y Paula Andrea Betancourt en 1993.

Tras su paso como reina, incursionó en el modelaje con éxito en las pasarelas de Miami e Italia, fue presentadora de televisión con "Stars", programa dedicado a entrevistar celebridades y reemplazando al fallecido cómico Jaime Garzón en el programa dominical "Locos Videos". Fue además productora de televisión, como socia de Vista Producciones Inc. En el 2004 debutó como actriz con su papel de presentadora en la telenovela del canal Caracol y teleset El auténtico Rodrigo Leal, junto al actor argentino Martín Karpan. Su papel le mereció excelentes críticas, que la catapultaron al rol protagónico en La viuda de la Mafia, emitida entre 2005 y 2006 por el Canal RCN, y diferentes series internacionales como Tiempo Final, Sin Retorno y Mujeres Asesinas. También protagonizó la novela Marido a Sueldo junto al argentino Daniel Kuzniecka

Hace poco debutó como actriz cinematográfica en varias películas, de los cuales destaca Bluff, junto a Catalina Aristizábal, Victor Mallarino y Luis Eduardo Arango, entre otros. La cinta tuvo muy buenas reseñas y muy buena taquilla en toda Colombia, en su estreno en marzo de 2007, superando inclusive a la cinta Ghost Rider. En agosto de 2007, viajó a Los Angeles a coprotagonizar una película escrita por el famoso comediante Rob Schneider, acerca de las tribus indígenas, titulada The Chosen One. En 2008, protagonizo Saluda al Diablo de mi parte, junto al actor Venezolano Edgar Ramírez y su más reciente trabajo actoral lo hizo junto al polémico y premiado actor norteamericano Vincent Gallo, en la película colombiana 1989. Carolina es la cuarta actriz colombiana en incursionar en el mercado de cine estadounidense, las otras tres son Sofía Vergara, Paola Turbay y Catalina Sandino.

En febrero de 2008, Carolina viajó a Buenos Aires, Argentina, a grabar la segunda temporada de la adaptación colombiana de la serie estadounidense Amas de casa desesperadas, en la cual personifica a Eugenia de Koppel (Bree en la versión Americana) y que fue interpretada en la primera temporada por la actriz Ruddy Rodríguez. En el mes de diciembre de 2008, el canal japonés NTV, realizó un especial en donde, durante la aparición de Carolina, el programa llego a su punto más alto de rating. Como dijo uno de los directores del programa "Ichi-Oku-Nin No Daichitsumon? Waratte Koraete! (Traducido: Preguntas de 100 Millones de Personas? Risas y Llanto!)": "La belleza y el talento de Carolina son mundiales!" En el 2010 en la telenovela A corazon abierto junto a Veronica Orozco y Rafael Novoa personificó a una Ginecobstetra. Actualmente protagoniza a Pilar (Pili) "La Teacher" en la telenovela "La Teacher de Inglés" junto a Victor Mallarino.

Carolina Gómez se ha casado y separado dos veces, con Nicolas Hoyos, su novio de adolescencia y padre de su hijo Thomás, y con el productor de televisión Jaime Sánchez Cristo. Hasta 2007, estuvo relacionada sentimentalmente con el argentino Martín Karpan, a quien conoció cuando protagonizaron juntos El auténtico Rodrigo Leal.

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