Caroline Herschel va néixer el 16 de març del 1750 a Hannover, Alemanya. El seu pare, Issac, era un músic talentós. Isaac Herschel impulsava que els seus sis fills s'entrenessin en matemàtica, francès i música. La mare de la Caroline no veia la necessitat que una nena tingués educació i preferia que la Caroline s'ocupés de la casa.
A l'edat de 10 anys Caroline va tenir una malaltia. Aquesta malaltia li va aturar el creixement de manera permanent. Els seus pares es van adonar que mai no trobaria matrimoni, sinó que viuria com una soltera. Caroline va viure a casa dels seus pares fins que quan va tenir 22 anys, el seu germà William la va portar a viure amb ella a Bath, Anglaterra. Caroline es va transformar en la mestressa de casa del seu germà.
La reputació de William com a constructor de telescopis va créixer fins al punt que el va fer deixar la seva feina com a músic i va dedicar tot el seu temps a la construcció de telescopis i l'astronomia. Caroline va començar a ajudar el seu germà en la construcció de telescopis i compartir la seva passió per l'astronomia, però després va començar a exercir-se cada vegada més per si mateixa. Va ajudar el seu germà a desenvolupar les matemàtiques modernes per a l'astronomia.
El 1783 Caroline Herschel va descobrir tres noves nebuloses. Entre 1786 i 1797 va descobrir vuit estels. En els anys següents, Caroline va catalogar cada descobriment que havien fet el seu germà i ella. Dos dels catàlegs astronòmics publicats per Caroline Herschel estan encara en ús d’avui en dia. En el seu aniversari 96, en l'any 1846,Caroline Herschel va ser premiada amb la Medalla d'or de ciència del rei de Rússia pels èxits aconseguits durant la seva vida.