Caroline Boulton se formó como bailarina de ballet clásico desde los 5 años y sus primeras habilidades interpretativas se perfeccionaron como bailarina habitual en los teatros. Asistió a St Mary's School en Londres y pronto desarrolló un interés en el cine y obtuvo una Maestría en Arte Cinematográfico Conceptual de la escuela de arte KIAD, ahora llamada UCA. Luego de ser alentada por un director de cine a seguir una formación formal en teatro, hizo una audición y fue aceptada en la escuela Academy Drama de Londres. Desde 2006 apareció en numerosas series de televisión, destacando como Sylvia en Houdini (2014) y como la hermana Elizabeth en la miniserie nominada al Emmy World Without End (2012) producida por Ridley Scott. También trabajó en la pantalla grande en películas que incluyen Hercules (2014), Los piratas del rock (2009), Anaphylaxis (2009) y The Basement (2017) y Muerte Infinita (2023).