Carolin Müller-Dohle studierte Literatur-, Kunst- und Medienwissenschaften in Konstanz und Rom. Von 2013-2016 arbeitete sie an der Bayerischen Staatsoper als PR-Referentin, persönliche Referentin von Staatsintendant Nikolaus Bachler und Online-Redakteurin. Anschließend setzte sie ihr Studium an der Theaterakademie August Everding mit einem Master in Musiktheater-Dramaturgie fort und arbeitete dort u. a. mit Christiane Pohle, Moritz Eggert, Thomas Köck und Sebastian Baumgarten im Rahmen verschiedener Projekte zusammen. Als Produktionsdramaturgin war sie für die deutsche Erstaufführung von Johann Franz Xaver Sterkels Oper "Il Farnace" am Stadttheater Aschaffenburg verantwortlich. In enger Zusammenarbeit mit der Regisseurin Franziska Angerer entwickelte sie interdisziplinäre Projekte wie "metamorphosen" und "Apocalypse (not now)" (letzteres eingeladen zum Körber Studio Junge Regie 2018). An den Münchner Kammerspielen assistierte sie dem Regisseur Amir Reza Koohestani beim Stadtteilprojekt "X SHARED SPACES" sowie bei der Neuinszenierung von William Shakespeares "Macbeth" in der Kammer 1.

Seit der Spielzeit 2019/20 arbeitet sie als Dramaturgin für Musiktheater am Staatstheater Darmstadt und betreut hier u. a. die Produktionen "Twice through the heart/Trouble in Tahiti", "Fidelio", "Frau Luna", "Tschick" und "Requiem für einen jungen Dichter". Carolin Müller-Dohle ist Preisträgerin des Klaus-Zehelein-Preises für Nachwuchsdramaturg*innen.