Formation
Après avoir été danseuse de night-club, elle débute à l'Actors Studio et interprète quelques rôles à Broadway.
Carrière au cinéma
Ses véritables débuts à l'écran datent de 1955 dans Géant de George Stevens dans lequel elle joue la fille de Rock Hudson et d'Elisabeth Taylor. L'année suivante, son interprétation de " femme-enfant " dans La poupée de chair (Baby Doll) d'Elia Kazan la consacre, autant grâce à ses qualités d'actrice qu'à cause du scandale généré par le film où les allusions sexuelles sont explicites. Nominée aux Oscars, Caroll Baker devient l'une des actrices les plus en vue à Hollywood. Dès lors, elle tourne dans d'importantes productions comme Les grands espaces (1958), La conquête de l'ouest (1961), Les ambitieux (1963) ou Les cheyennes (1963) mais sans jamais retrouver de rôles équivalents à Baby Doll où l'actrice exprimait pleinement ses qualités. Après deux films mis en scène par Gordon Douglas, Harlow, la blonde platine (1965), biographie de Jean Harlow et L'enquête (1964), un policier, Carroll Baker quitte les Etats-Unis pour l'Europe. Arrivée en Italie, elle joue dans Le harem (1967) de Marco Ferreri puis dans différentes productions sans grand intérêt. On la retrouve aux Etats-Unis en 1976 à l'affiche d'un film de Jed Johnson Bad puis dans Star 80 de Bod Fosse en 1983. On la voit également aux côtés de Meryl Streep dans Ironweed, la force d'un destin (1987) mais jamais elle ne retrouvera un metteur en scène comme Elia Kazan, seul à avoir vraiment su exploiter son jeu d'actrice. En 1988, elle joue son propre rôle dans un documentaire sur Chet Baker Let's get lost de Bruce Weber. Elle apparaîtra par la suite dans de nombreux films dans un second rôle.
Autres activités
Carroll Baker a écrit quatre ouvrages dont une autobiographie : Baby Doll.
Elle a également produit deux séries pour la télévision
Prix
- Meilleur espoir féminin, 1957 au The Hollywood Foreign Press Association "Golden Globe Awards" pour le film : Baby Doll
Ouvrages
- Baby Doll, an autobiography / Caroll Baker. - New York : Dell, 1985
Périodiques
- Hollywood Reporter, vol. 259 n° 16, 20 Novembre 1979
- Interview, vol.18 n° 1, Janvier 1988
- Movieline, vol.9 n° 5, Fevrier 1998
- Photoplay, vol. 27 n°12, Decembre 1976
- Photoplay, vol. 30 n° 6, Juin 1979
- Positif, n° 427, Septembre 1996
- Radio Times, vol 247 n° 3236, 23 Novembre 1985
- Time Out, n°722, 21 Juin 1984
Longs métrages
en tant que : Interprète
 1953 | Easy to Love Désir d'amour | Charles Walters |
| 1955 | Giant Géant | George Stevens |
| 1956 | Baby Doll La Poupée de chair | Elia Kazan |
| 1957 | Big Country (The) Les Grands espaces | William Wyler |
| 1958 | Miracle (The) Quand la terre brûle | Irving Rapper |
| 1959 | But Not for Me La Vie à belles dents | Walter Lang |
| 1960 | Something Wild Au bout de la nuit | Jack Garfein |
| 1961 | Bridge to the Sun Le Pont vers le soleil | Etienne Périer |
| 1961 | How the West Was Won La Conquête de l'Ouest | John Ford, George Marshall, Henry Hathaway |
| 1962 | Greatest Story Ever Told (The) La Plus grande histoire jamais contée | George Stevens |
| 1963 | Carpetbaggers (The) Les Ambitieux | Edward Dmytryk |
| 1963 | Cheyenne Autumn Les Cheyennes | John Ford |
| 1963 | Station Six Sahara La Blonde de la station 6 | Seth Holt |
| 1964 | Mister Moses L'Aventurier du Kenya | Ronald Neame |
| 1964 | Sylvia L'Enquête | Gordon Douglas |
| 1965 | Harlow Harlow, la blonde platine | Gordon Douglas |
| 1966 | Jack of Diamonds Le Valet de carreau | Don Taylor |
| 1967 | Dolce corpo di Deborah (Il) L'Adorable corps de Deborah | Romolo Guerrieri |
| 1967 | Harem (L') | Marco Ferreri |
| 1968 | Orgasmo [Une folle envie d'aimer] | Umberto Lenzi |
| 1968 | Paranoia [Formule 1] | Umberto Lenzi |
| 1969 | Così dolce... così perversa Si douces, si perverses | Umberto Lenzi |
| 1970 | Captain Apache | Alexander Singer |
| 1970 | Ultima senora Anderson (La) | Eugenio Martín |
| 1972 | Coltello di ghiaccio (Il) | Umberto Lenzi |
| 1972 | Diavolo a sette facce (Il) | Osvaldo Civirani |
| 1973 | Baba Yaga | Corrado Farina |
| 1973 | Fiore dai petali d'acciaio (Il) | Gianfranco Piccioli |
| 1974 | Corpo (Il) Le Corps | Luigi Scattini |
| 1975 | Ab morgen sind wir reich und ehrlich | Franz Antel |
| 1975 | Appât (L') | Peter Patzak |
| 1975 | James Dean, the First American Teenager James Dean story | Ray Connolly |
| 1975 | Lezioni private | Vittorio De Sisti |
| 1975 | Moglie vergine (La) Marche pas sur ma virginité | Marino Girolami |
| 1976 | Andy Warhol's Bad Bad | Jed Johnson |
| 1976 | Moglie di mio padre (La) | Andrea Bianchi |
| 1977 | Ciclon Cyclone | René Cardona Jr. |
| 1979 | Flores del vicio (Las) | Silvio Narizzano |
| 1979 | World Is Full of Married Men (The) | Robert William Young |
| 1980 | Watcher in the Wood (The) Les Yeux de la forêt | John Hough |
| 1982 | Star 80 | Bob Fosse |
| 1983 | Secret Diary of Sigmund Freud (The) | Danford B. Greene |
| 1986 | Native Son Native son - Un enfant du pays | Jerrold Freedman |
| 1987 | Hollywood Uncensored | James Forsher |
| 1987 | Ironweed Ironweed - La force d'un destin | Hector Babenco |
| 1990 | Kindergarten Cop Un flic à la maternelle | Ivan Reitman |
| 1991 | Blonde Fist | Frank Clarke |
| 1992 | Jackpot | Mario Orfini |
| 1994 | Gipsy angel | Al Festa |
| 1995 | Im sog des Bösen | Nikolai Mullerschön |
| 1996 | Clark Gable : tall, dark and handsome | Susan F. Walker |
| 1996 | Game (The) | David Fincher |
| 1996 | Skeletons | David DeCoteau |
| 1997 | Rag and Bone | Robert Lieberman |
| 1998 | Nowhere to Go | John Caire |
| 2001 | Cinerama Adventure | David Strohmaier |