Caroline af Ugglas föddes i Bromma i västra Stockholm, som dotter till direktören friherre Carl af Ugglas samt logopeden och konsertsångerskan Yvonne af Ugglas, född Franke.[2] Caroline af Ugglas växte först upp i Bromma men flyttade senare med föräldrarna till Djursholm. Hon gick humanistisk linje vid Danderyds gymnasium tillsammans med bland andra Sunil Munshi. Numera bor hon i Kungsängen. Hon studerade vid Calle Flygare Teaterskola[3] och har arbetat som taltränare och sånglärare.[4]
Det första albumet av af Ugglas fick namn efter en av hennes hundar, Ida Blue. Det andra albumet, Mrs. Boring, skrev hon tillsammans med maken, producenten Heinz Liljedahl.[4] Hon har även levt tillsammans med mediakonsulten Henrik Kumlin. Tillsammans med medlemmarna i The Nomads bildade hon senare gruppen Twiggs.[3] På Stefan Sundströms album Fabler från Bällingebro medverkade hon tillsammans med maken som körledare för 638 sångare.[5]
Caroline af Ugglas deltog i programserien Så ska det låta den 19 januari 2007, 24 april 2009 och den 29 april 2011. Hon har även tillägnats ett avsnitt av Copycat Singers som sändes 2012. Den 5 juli2000 talade af Ugglas i Sveriges RadiosprogramSommar i P1. I par med Göran Hägg vann hon 2006-2007 års säsong av den populära TV-tävlingen På spåret.[6] Säsongen därpå åkte Göran Hägg och Caroline af Ugglas ut i semifinalen. De båda deltog i På Spårets mästarsäsong (2012–2013). Man fick oavgjort mot Ellinor Persson och Dick Harrison i gruppspelet och förlorade den andra matchen mot Johanna Koljonen och Marcus Birro. Hon är även upphovsmakerska till amerikanska Clash of the Choirs vars koncept försvenskades 2008 i Körslaget. af Ugglas har skrivit en svensk version av en John Lennon-låt med titeln "Vi blundar"[källa behövs]. Caroline Af Ugglas arbetar även som föreläsare.