1964-ben kémiai Nobel-díjat kapott a B-12 vitamin atomszerkezetének meghatározásáért. Az inzulin és a penicillin szerkezetmeghatározása is az ő nevéhez fűzódik, és hatékony módszert dolgozott ki kristályok molekulaszerkezet-meghatározására röntgensugárral.
Katowiceben született, Göttingenben járt egyetemre, ahol 1930-ban doktorált. 1931-ben férjével az Egyesült Államokba emigráltak, ahol Maria 1939-ig a Johns Hopkins University, 1939-től 1946-ig a Columbia University tanára volt. Az Argonne National Laboratory következett, majd 1960-tól a University of California, San Diego ahol tovább folytatta magfizikai kutatásait. 1963-ban Nobel díjat kapott, J. Hans D. Jensennel és Wigner Jenővel megosztva.
Angliában élt testvérével, Williammal, aki III.György király udvari csillagásza volt. Caroline megtanulta a számítások elvégzését, a csillagok katalogizálását, a műszerek kezelését, és hamarosan saját megfigyeléseket tett. 1783-ban három új csillagködöt talált, 1786 és 1797 között nyolc üstököst fedezett fel. 1798-ban a Royal Society adta ki a Flamsteed féle katalógushoz készített korrekcióit. Bátyja halála után hazatért Hannoverbe, de munkáját tovább folytatta. A Royal Astronomical Society aranyérmét kapta meg 1828-ban, 78 éves korában.
A világhírű rézkarcművész és könyvkiadó Matthäus Merian lánya gyerekkorától érdeklődött a virágok, lepkék iránt, megfigyelte és - a barokk túldíszítettségétől mentesen - aprólékos pontossággal lefestette őket. Apja halála után virágfestő mostohaapja tanította rajzra és rézmetszésre. Házassága és két lánya születése sem szabott gátat a tevékenységének, amit 1665-ben Nürnbergbe költözve még festőiskola nyitásával és könyvkiadó működtetésével is tetézett.
