Caroline Müller urodziła się w Holandii. Jej matką jest Holenderka Corry, a ojcem Niemiec Peter. Rodzina przeprowadziła się w 1979 do Niemiec, do miasta Bünde.
Karierę muzyczną rozpoczęła na początku lat 80. XX wieku, kiedy to śpiewała w dziewczęcym kwartecie Optimal. W skład Optimal oprócz niej wchodziły także Claudia, Sylvia i Sabina. Razem wydały dwa single: „Er War Magnetisch” oraz „Good-Bye / Kimi-Gasuki”.
W 1985, podczas występu grupy Optimal w Hamburgu, zainteresował się nią Dieter Bohlen z zespołu Modern Talking. Muzyk postanowił nawiązać współpracę i dał jej do wykonania utwór „I Can Lose My Heart Tonight” (anglojęzyczną wersję piosenki „Keine Träne Tut Mir Leid” wykonywaną przez Mary Roos). Pierwotnie utwór ten miał znaleźć się w repertuarze Modern Talking. W lipcu 1985 ukazał się singel z tą piosenką. Zdobyła powodzenie w dyskotekach, a na listach przebojów uplasowała się na 13. pozycji. Kolejny singel („'Cause You Are Young”) oraz debiutancki album Catch The Catch ukazały się w 1986. Na fali popularności artystki, Dieter Bohlen napisał dla niej utwory na kolejny album, Welcome To The Heartbreak Hotel, który ukazał się jeszcze w tym samym roku.
We współpracy z kompozytorem wydała razem 5 albumów, jednak ich współpraca zmierzała do schyłku. Müller chciała brać udział w tworzeniu nagrań dostarczając własne materiały, jednak Bohlen nie zgadzał się na to. Pod koniec dekady lat 80. piosenkarka zakończyła współpracę z Bohlenem i wyjechała do Wielkiej Brytanii, aby tam kontynuować karierę muzyczną, zmieniając styl.
W 1989 wydała album Hear What I Say (częściowo wyprodukowany przez muzyka Duran Duran, Andy'ego Taylora), który nie cieszył się taką popularnością, jak poprzednie. Tak samo było z singlami „Big Time” i „Midnight Hour”. Caroline Müller postanowiła wycofać się z muzycznego świata.
Powróciła w 1998, kiedy to ukazał się album Best Of '98. Znalazły się na nim dwa jej wielkie przeboje w nowych wersjach: „I Can Lose My Heart Tonight” i „Soul Survivor” wraz z raperem Krayzee, oraz stare przeboje w oryginalnych aranżacjach. Jej kolejny singel „Shake Your Head” ukazał się dopiero w 2003, lecz przeszedł na rynku muzycznym bez większego rozgłosu.
Podczas występu w Moskwie w listopadzie 2011 roku C.C. Catch zapowiedziała, że w roku 2012 zakończy karierę muzyczną. O zakończeniu kariery Müller poinformowała także na swojej stronie internetowej. Pomimo zapowiedzi zakończenia kariery, na początku 2013 roku w internecie zostały opublikowane wersje instrumentalne nowych piosenek C.C. Catch („Good Times Is Back”, „Summer Night”, „My Old Memories”), a także nowa wersja instrumentalna piosenki „One Nights Not Enough”, utrzymane w klimacie euro disco, nawiązujące stylem do muzyki wykonywanej z początku kariery, kiedy współpracowała z Dieterem Bohlenem.