Родилась в семье военного беженца, литовского общественного деятеля Йонаса Масюлиса. Чтобы лучше узнать свой родной язык, она посещала уроки литовского языка Жибунтаса Микшиса в Парижском институте восточных языков и цивилизаций. Изучала актерское мастерство в Школе драматического театра и истории имени Шарля Дюллина при университете Сорбонна. Позже продолжила обучение в Государственной драматической школе. В различных театральных труппах она обычно играла молодых, хорошо воспитанных, добродетельных девушек. Затем она представляла юмористические представления от одного лица в так называемом café théâtre (французском театре кафе). Продюсер Филипп Бувар принял ее в телевизионную юмористическую программу Le Petit Théâtre de Bouvard, которая продолжалась семь лет.
В 1986 году вместе с другим французским актером литовского происхождения Жаном-Криступасом Мончисом (сыном скульптора Антанаса Мончиса) она создала пьесу о знаменитом диссиденте и борце за религиозную свободу в Советской Литве Нийоле Садунайте. Спектакль, поставленный режиссером Мартином Мерри, был очень хорошо принят французской публикой. Спектакль был снят и позже показан по литовскому телевидению. Актриса также снялась в фильме La sévillane (1992), режиссер Жан-Филипп Туссен.
В 1994 году Каролина переехала в Литву вместе со своим американским мужем литовского происхождения Арунасом Палиулисом и их дочерью Линой. Семья вернула себе бывший национализированный книжный магазин своего деда Юозаса Масюлиса в Паневежисе. География книжной торговли расширилась с открытием книжных магазинов в Вильнюсе и Каунасе под именем Ю. Масюлиса.
Не была забыта и профессия актрисы - К. Масюлите-Палиулиене снялась в фильме режиссера Игнаса Йонинаса "Sekmadienis toks, jak jak yra" (Воскресенье - вот как это бывает), вместе с Пятрасом Венцловасом и Лигитой Кондротайте читала стихи французских авторов на различных мероприятиях. Она поставила две французские пьесы "Мадам Ка" и "Ça c'est Paris".
Актриса является председателем жюри Литовской франкофонной литературной премии (Le Prix du livre francophone) и была избрана президентом Литовско-французской ассоциации.
