Nació el 5 de septiembre de 1976 en el Rio de Janeiro, tiene nacionalidad brasileña. Es una matemática brasileña especializada en geometría algebraica, incluyendo geometría birracional, variedades de Fano y foliaciones.
Realizó sus estudios de grado en Brasil, donde obtuvo u grado de matemáticas en 1998 en la Pontificia Universidad Católica de Río de Janeiro. Obtuvo su doctorado en 2004 en la Universidad de Princeton.
Es investigadora en el Instituto Nacional de Matemática Pura e Aplicada en Brasil, y es además la única mujer con una plaza investigadora permanente en el IMPA. Durante y después de su doctorado, Araujo desarrollo técnicas relacionadas con la teoría de curvas racional de grado mínimo propuesta por el matemático japonés ShigefumiMori.
Araujo ganó el Premio L’Oréal-UNESCO a Mujeres en Ciencia en Brasil de 2008. Fue organizadora y ponente invitada en el Congreso Internacional de Matemáticas de 2018. Lideró la edición inaugural del Encuentro Mundial de Mujeres en Matemáticas en agosto de 2018. Fue también una de las matemáticas que aparecieron en el documental Journeys of Women in Mathematics.
Estudia objetos geométricos definidos por polinomios. Estos objetos aparecen naturalmente en diferentes ciencias, y el estudio de sus propiedades tiene importantes aplicaciones a otras áreas de las matemáticas y más allá. Actualmente es profesora en el Instituto de Matemática Pura y Aplica (IMPA) en Rio de Janeiro. Su especialidad es la geometría birracional, variedades de Fano y teoría de foliaciones.
Carolina Araujo tiene un libro llamado TheCalabiProblemfor Fano Threefolds, tiene varios autores como NiveditaViswanathan, KentoFujita, JesusMartinez-Garcia, ConstantinShramow, Ana-MariaCastravet, Anne-SophieKaloghiros, IvanCheltso y HendrikSüb.