Fue durante su formación escolar cuando Carolina Varleta se dio cuenta que quería dedicarse a la actuación. Por ello, una vez finalizados sus estudios secundarios ingresó a la universidad Uniacc a especializarse como intérprete. Una vez concluido sus estudios participó en telenovelas y miniseries de Mega. Tras estas incursiones decidió perfeccionarse en el extranjero y viajó a Nueva York con este fin. A su regreso es reclutada por el área dramática de canal 13 y participó de las telenovelas Machos, Gatas y tuercas y Tentación. De manera paralela se suma a algunos montajes teatrales, entre los que destaca la obra La tempestad de William Shakespeare dirigida por Jaime Hanson. Su debut en el cine llegará en el año 2008 cuando protagonice el film Desierto Sur de Shaw Garry. Después tendrá un rol en la cinta Super de Felipe del Río y Fernanda Aljaro y en el cortometraje Escorbo de Diego Rougier.