Carolina Heberling studierte Theaterwissenschaft an der LMU München, wo sie im Sonderforschungsbereich Vigilanzkulturen im Teilprojekt „Theatersteuerung: Theater, Politik und Öffentlichkeit nach 1918 in Deutschland“ bei Christopher Balme und Nic Leonhardt promovierte. In ihrer Dissertation untersuchte sie die Entwicklung des Intendantenberufs in der Weimarer Republik. Neben ihrer wissenschaftlichen Arbeit war Heberling über viele Jahre als Autorin für die Süddeutsche Zeitung tätig und arbeitete in der Dramaturgie der Münchner Kammerspiele und des Residenztheaters. Hier betreute sie unter anderem Projekte von Noam Brusilovsky, Kevin Barz und Mirjam Loibl, ihr besonderes Interesse galt dabei dokumentarischen Theaterarbeiten mit historischem Bezug zur NS-Zeit. Heberling war Stipendiatin der Studienstiftung des deutschen Volkes und Preisträgerin des 20. Münchner Kurzgeschichtenwettbewerbs. Gemeinsam mit der italienischen Autorin Maddalena Fingerle erhielt sie 2020 das deutsch-italienische Literaturstipendium der Heimann-Stiftung.
Seit Dezember 2023 ist Heberling im SNF-Projekt „History of Theatre Studies – Swiss/Austrian Networks and Contexts“ als Postdoc tätig. In ihrer Arbeit widmet sie sich der Erforschung der Fachgeschichte der Theaterwissenschaft in Zeiten des Faschismus in trilateraler Perspektive.