Après avoir obtenu une Licence Arts du spectacle Théâtre, Caroline Gonin, se forme au Conservatoire d’Art Dramatique d’Avignon de 2003 à 2006 sous la direction de Pascal Papini et d’Eric Jakobiak puis intègre en 2007 le dispositif de formation et d’emploi du Compagnonnage Théâtre à Lyon (Geiq Théâtre, Nouveau Théâtre du Huitième) .
Elle travaille ainsi avec Martine Viard, Jean-Louis Hourdin, Jean-Yves Picq, Darek Skibinski,Les Transformateurs, Le Lézard Dramatique, La Cie Haut et Court, Le Théâtre Craie, Le Collectif Nöjd, Les Trois-Huit Cie de Théâtre,...
Depuis sa sortie, elle a travaillé avec entre autre : Géraldine Bénichou : Les Larmes d’Ulysse crée aux Nuits de Fourvière ; Sylvie Mongin-Algan : Notre Cerisaie et Oedipe Stories ; le collectif Groupe Moi : Hamlet 4Go ; Claire Rengade : Ceux qui ne sont pas là levez-vous ; Yves Charreton : Les éoliennes de Anne-Frédérique Rochat, Au bois Lacté de Dylan Thomas ; La Cie Les Transformateurs : L’Oasis des Merveilles ; Festum ; La Cie du Veilleur - Matthieu Roy : Loulou dans le cadre de Voisins de passage à la Comédie de Valence ...
Elle travaille avec La Cie les Transformateurs, Nicolas Ramond ; La Cie Cassandre, Sébastien Valignat ; La Cie Kobal’t : Imaginez Maintenant–Matériaux Impromptu pour 11 acteurs au Théâtre National de Chaillot - Gibiers du temps de Didier-Georges Gabily mise en scène : Mathieu Boisliveau - Le Misanthrope, Molière et La Mouette, Tcheckhov mises en scène par Thibault Perrenoud au Théâtre de la Bastille et en tournée...
Elle mène depuis 2010 des ateliers en milieu scolaire à la Comédie de Valence.
Elle rejoint en 2016 Le Collectif Eskandar.