Каролина Мюллер родилась в Нидерландах. Отец Юрген был немцем и жил в Германии, а мать Корри была гражданкой Нидерландов. Каролина жила вместе с матерью в Голландии. После окончания школы девочка училась на дизайнера и работала на швейной фабрике.
В 1979 году её семья переехала в ФРГ, а с 1980 года Мюллер уже выступала в женской поп-группе Optimal из Оснабрюка — после победы на конкурсе молодых талантов. Хотя её родители и мечтали, чтобы их дочь стала портнихой, но сама девочка всегда хотела стать певицей. Выступление Optimal как-то даже было записано на радио. В 1985 году, после выступления Optimal на музыкальном конкурсе под Гамбургом, немецкий композитор и участник группы Modern Talking Дитер Болен очень заинтересовался её голосом и в тот же день пригласил к себе в студию для прослушивания. Вскоре после этого она подписала с ним контракт, который должен был начать её сольную карьеру.
Каролина выбрала себе псевдоним C. C. Catch, где два «С» — инициалы её двух имён, первого и среднего. Летом 1985 года, в день рождения Каролины, песня I Can Lose My Heart Tonight была выпущена в качестве её дебютного сингла. Сингл стал хитом в Европе. Через один год выходит её первый альбом Catch the Catch, на обложке которого изображён её любимый кот.
В конце 1986 года выходит альбом Welcome to the Heartbreak Hotel, в 1987 году на всех европейских радиостанциях появилась песня Are you man enough (альбом Like a Hurricane), а в 1988 году выходит альбом Big Fun. В этом же году Каролина поссорилась с Боленом и расторгла контракт. Болен потребовал права на её сценический псевдоним, но суд решил в пользу певицы. Каролина уехала в Англию, где стала работать с разными продюсерами.
В канун новогоднего телевизионного шоу в Испании Мюллер встретилась с Симоном Напьер-Беллом (экс-менеджер Джорджа Майкла из Wham!). Симон был очень заинтересован в работе с ней и вскоре стал её менеджером. Новый контракт был подписан с лейблом PolyGram (Metronome). Новый альбом Hear What I Say был подготовлен с новыми продюсерами, в том числе Энди Тэйлором (экс Duran Duran), Дэйвом Клэйтоном (работал с Джорджем Майклом и U2) и Джо Дуорниэк. Из этого альбома в 1989 году был выпущен сингл Big Time, который поднялся на 25 позицию в чартах.
В это время BMG выпустила сингл Baby I Need Your Love наряду со сборником Classics. Дитер Болен осуществил выпуск её сингла Good Guys Only Win In Movies. В то же время Каролина выпустила свой следующий сингл Midnight Hour.
В 1989 году певица отказалась далее сотрудничать с Дитером Боленом. А в конце того же года вышел альбом Hear What I Say, который стал последним, выпущенным C. C. Catch. По числу продаж этот альбом обошёл предыдущие два, Big Fun и Diamonds.
Летом 1991 года певица впервые побывала в Советском Союзе на благотворительном концерте в Москве, который был посвящён Чернобыльской аварии. Концерт назывался «Дети Чернобыля — наши дети». В дальнейшем C. C. Catch покинула лейбл Metronome на хороших условиях.
В 1994 году Каролина выпускает сборник Super Disco Hits, после чего в её карьере наступает творческий перерыв. Уже в 1998 году Каролина возвращается на музыкальную сцену. Она стала выступать вместе с Krayzee — немецким рэпером, выступавшим с группой Touché. А Дитер Болен, возрождавший в то время группу Modern Talking, предложил ей записать альбом с ремиксами на старые песни. Каролина записала несколько композиций на BMG для нового сборника Best Of 98. Так были выпущены два сингла — C. C. Catch Megamix ’98 и I Can Lose My Heart Tonight ’99. В 2001 году Каролина снова побывала в Москве, на этот раз на новогоднем концерте. Здесь она исполнила мегамикс своих лучших хитов.
C 2003 года она переехала в Германию и записала свой новый альбом Shake Your Head 2003 с Savage Productions. В следующем году вышел сингл Silence, достигший в Германии 47-й строчки в чартах. В 2010 году она выпустила сингл Unborn Love вместе с Хуаном Мартинесом.