Die gebürtige Berlinerin studierte Gesang an der Musikhochschule Hanns Eisler Berlin und belegte Meisterkurse u.a. bei Julia Varady, Hans Hotter, Brigitte Fassbaender und Ruth Berghaus. 1995-97 führte sie das erste feste Engagement an das Landestheater Coburg und Gastspiele u.a. an die Kammeroper Schloss Rheinsberg, zu den Händelfestspielen und den Dresdner Musikfestspielen.
2002-2004 war Carolin Masur Ensemblemitglied der Staatsoper Hannover. Gastverträge führten sie in den letzten Jahren u.a. an Opernhäuser in Stuttgart, Rostock, Teatre du Capitole Toulouse, Teatro Petruzelli Bari, Oper und Musikalische Komödie Leipzig. Zu ihren wichtigsten Partien gehören unter anderem Komponist, Cherubino, Ramiro, Hänsel, Orlofsky, Octavian und Carmen.
Konzertgastspiele führten sie u.a. zum Luzern Festival, Beethovenfest Bonn, den Berliner Festwochen, nach Vietnam, Russland, Frankreich und Japan. Sie sang unter Dirigenten wie Christoph Eschenbach, Kurt Masur, Marek Janowski, Roger Norrington, Herbert Blomstedt, Eiji Oue und Emanuel Krivine. Mit den Orchestern National und Philharmonic de Radio France, London Philharmonic, Israel Philharmonic, RSB Berlin, Dresdner Philharmonie, New Japan Philharmonic, Singapore Symphony und dem Scottish Chamber Orchestra.
Seit 2018 ist Carolin Masur Vorstandsvorsitzende des Freundeskreises der Kammeroper Schloss Rheinsberg.