Carole Bouquet s-a născut în Neuilly-sur-Seine, în Franța, în 18 august 1957 și a început să apară în filme din 1977, adunând peste 40 de roluri. Ea e cunoscută internațional pentru rolul Melina Havelock din filmul "For Your Eyes Only" cu James Bond, lansat în 1981, dar și pentru filmul clasic suprarealist "Ce Obscur Objet du Desir/ Acest obscur obiect al plăcerii" realizat de Luis Bunuel în 1977. Careole Bouquet a jucat în mai multe filme europene de-a lungul anilor '80 și continuă să joace în Franța.
Singură la părinți, Carole a fost crescută sub regulile stricte ale mătușii. Când era la liceu, îi plăcea să viziteze muzee și era atrasă de filme, descoperindu-și pasiunea pentru actorie la cinema. După ce a absolvit liceul s-a înscris la cursuri de filosofie la Sorbona, iar apoi a studiat Arte Dramatice la Conservatorul din Paris. Regizorul Luis Buñuel a descoperit-o pe Carole Bouquet când ea studia actorie la Paris în 1977 și a distribuit-o imediat în rolul principal din "Cet onscur objet du desir", o interpretare senzuală care a renăscut industria e filme din Franța. Apoi au urmat roluri în filme alături de Angela Molina și Carole a devenit una dintre frumusețile care i-au captivat pe cinefilii francezi.
Carole a ajuns la Hollywood când a fost aleasă să fie Fata Bond din filmul "For Your Eyes Only", alături de Roger Moore. Personajul sexy din filmul cu agentul 007 i-a adus multe roluri: filmul german "Der Tag de Idioten / Ziua idioților" de Schroeter, "Doubles Masseurs" regizat de actorul John François Stévenin, aventura futuristică "Bunker Palace Hotel of Bilal" sau "Buffet Froid" de Bertrand Blier, în care Carole personifică Moartea. Ea a câștigat Trofeul Cesar pentru Cea Mai Bună Actriță cu rolul din filmul "Trop Belle Pour Toi / Too Beautiful For You" din 1989, în care a jucat cu Gerard Depardieu. În acest film, Carole are rolul unei tinere soții a unui dealer de mașini care preferă să o înșele și să aibă o relație cu secretara lui, o femeie care nu arată prea grozav. În anii 1990 ea a fost model pentru Chanel.
Actrița a fost căsătorită cu producătorul originar din Liban Jean-Pierre Rassam, care a murit la Paris în 1985. Bouquet și Rassam au avut împreună un fiu, Dimitri Rassam. În 1988, Carola l-a năcut pe al doilea fiul al său, Louis Giacobetti, cu Francis Giacobetti. Din 1992 până în 1996 a fost căsătorită cu Jacques Liebowitch, de care a divorțat. Actrița a fost iubita lui Gerard Depardieu din 1997 până în 2005, iar în perioada 2003-2005, cei doi au fost logodiți.
Filmele sale de după trofeul Cesar din 1989 au fost comedii - "Tango de Leconte", "Grosse fatigue". În 1999 Carole Bouquet a fost membră a juriului de la a patra ediție a Festivalului Internațional de Film din Shanghai. Actrița a primit critici pozitive pentru rolurile din "Lucie Abrac" (1997) și din "Feux Rouge" (2004).
Cel mai recent rol al lui Carole Bouquet la Hollywood a fost în ultimul episod al serialului "Sex and the City", în care a jucat-o pe Juliette, fosta soție a lui Aleksandr Petrovsky.