Attrice bambina del cinema muto, nel 1928 fu selezionata per la campagna WAMPAS Baby Stars. Recitò dal 1927 al 1937 e i suoi film sono stati realizzati in collaborazione con il cineasta, regista e produttore Cecil B. De Mille e la MGM.
Originaria dell'Illinois, figlia di Caroline, un'immigrante tedesca di religione ebraica, e di Samuel Lederer, un immigrante austriaco anch'egli ebreo, a ventun anni si trasferì a Los Angeles dove iniziò a recitare in piccole parti per il nascente cinema.
Nel 1933 fu coinvolta - ma subito discolpata - in un caso di sparizione di un bambino di Brooklyn, New York, la cui famiglia sostenne che era stato loro sottratto da una donna che ne aveva chiesto l'affidamento per conto della Carol.
Una volta lasciata l'attività di attrice, divenne agente cinematografica. Fu in tale veste che conobbe Alan Ladd, che sposò nel 1942. In precedenza era stata sposata fino al 1929 con l'imprenditore Allen H. Keefer e successivamente con l'attore Nick Stuart. Entrambi i matrimoni si conclusero in divorzio. Restò unita a Ladd fino alla morte di questi, avvenuta nel 1964 a cinquant'anni.
Per il suo contributo allo sviluppo dell'industria cinematografica il suo nome è stato insignito di una stella sulla Hollywood Walk of Fame al 1639 N. Vine Street.
