Кэролайн Рей родилась и выросла в Монреале. Ее мать Марджори Рей работала продавщицей антиквариата, отец Дэвид был акушером-гинекологом. У Кэролайн есть две сестры — Синтия и Селия. Она окончила The Study — частную школу для девочек в Уэстмаунте и Университет Далхаузи в Новой Шотландии.
Карьера в кинематографе для Кэролайн Рей началась в массовке канадского фильма «Фрикадельки 3». В 1989 году Рей переехала в Нью-Йорк для обучения стэндап комедии в «Новой школе».
По утверждению Рей, настоящее ее обучение началось на первых выступлениях в комедийном клубе Catch a Rising Star. Выступая по всему Нью-Йорку она быстро завоевала популярность и репутацию хорошего комика. В это же время Рей участвовала в различных комедийных шоу на MTV, также принесших ей некоторую известность. После этого Рей решает переехать в Лос-Анджелес, чтобы начать карьеру в Голливуде. Голливудский дебют Рей состоялся в сериале NBC «Прайд и Джой», где она сыграла с Джереми Пивеном. Широкую известность актрисе принесла роль тети Хильды в сериале «Сабрина — маленькая ведьма».
В 2002 году Рей запустила собственное «Шоу Кэролайн Рей», в 2004 она запустила реалити-шоу The Biggest Loser на NBC. Первый сезон этого шоу стал настолько популярным, что его стали транслировать в 70 странах мира, сделав Рей известной телезвездой. После трех сезонов Рей покинула шоу. В 2005 году Рей сыграла небольшую роль в фильме «Идеальный мужчина». С 2007 года Кэролайн Рей озвучивает роль Линды Флинн в мультсериале «Финес и Ферб».
В 2008 году Кэролайн Ри впервые стала мамой. Дочь Кэролайн и ее давнего друга Костаки Экономопулоса (Costaki Economopolos) появилась на свет в Нью-Йорке в понедельник 20 октября. Вес новорожденной составлял чуть более четырех килограмм, рост малышки - 56 см. Родить такого «богатыря» для 44-летней актрисы стало нелегким испытанием. Тем более что это ее первый ребенок. - "Мы хотели дать девочке наиболее короткое из возможных имя, поскольку ее фамилия - это практически весь алфавит, - смеется Ри. - Я настаивала на Эмми, потому что всегда хотела получить эту премию, но Костаки меня переубедил. Дочь получила имя Эва Риа Экономополус".
У Кэролайн есть все основания желать премии ЭММИ - в последнее время ее карьера идет в гору. С тех пор, как актриса сыграла в сериале «Сабрина - маленькая ведьма» одну из тетушек главной героини, она вела на телевидении собственное «Кэролайн Ри Шоу», также исполнила одну из главных ролей в популярном телефильме «Жизненные потрясения». Новоиспеченный папочка Экономополус - сценарист, комический актер и ди-джей на радио.
В 2013 году Кэролайн Ри сыграла эпизодическую роль материи в комедийном сериале «Папочка».
Наиболее известная роль — Хильда Спеллман из сериала "Сабрина — маленькая ведьма"
Хильда Спеллман — тётя Сабрины, потомственная ведьма. Как и её сестра Зельда, имеет очень солидный возраст (Хильда родилась в 1351 году, так как в 2001-м ей исполнилось 650 лет). При этом Хильда не так серьёзна и строга, как Зельда, и несколько менее образованна. По её словам, она закончила Университет Клоунов, который Зельда называет колледжом. Обладает довольно весёлым и простодушным характером, любит веселье и развлечения. При этом иногда может проявить серьёзность. Кроме этого, Хильда часто помогает Сабрине, если той требуется помощь. Одно время встречалась с Дреллом, главой Совета Магов, и с мистером Крафтом, завучем из школы Сабрины. Была владелицей магазина часов и директором кофейни. Очень давно, когда Сэйлем ещё был человеком, Хильда была одной из его подручных по захвату мира.