Carole Tremblay est née à Montréal de parents montréalais. Après ses études en art dramatique, elle exerce différents métiers, dont libraire et aide-bibliothécaire. C'est en travaillant dans les bibliothèques de la ville de Montréal qu'elle a commencé à s'intéresser à la littérature jeunesse.
Son premier livre, un roman pour adolescents, La douce revanche de Mme Thibodeau est paru aux Éditions Gallimard. Jusqu'à ce jour, elle a signé plus d'une quarantaine de romans et d'albums pour le jeune public.