Sarışın ve mavi gözlü olan Carol Lynley, profesyonel kariyerine Carolyn Lee olarak başladı. Yedi yaşında bale öğrendi, 10 yaşında başarılı bir çocuk model oldu (sonunda New York'taki Sears & Roebuck mağazası için çalıştı) ve yüzü ulusal çapta Coca-Cola Kızı olarak tanındı."Carole Ann Jones, New York'ta New England'lı Frances Fuller (Felch) ve İrlandalı göçmen Cyril Roland Jones'un çocuğu olarak dünyaya geldi. New York'ta, New England'lı Frances Fuller (Felch) ve İrlanda göçmeni Cyril Roland Jones'un çocuğu olarak erken yaşta oyunculuğa adım atmaya çalıştı. Oyunculuğa erken adım atmaya çalışan Carol, yedi yıl önce doğmuş olan bu isimdeki başka bir kişinin Actors' Equity'nin kayıtlarında zaten yer aldığını keşfetti, böylece Carolyn "lyn" ve "lee" kelimelerini birleştirerek 'Lynley' ismini yarattı. 15 yaşından itibaren Broadway'de boy gösterdi, erken dönem antoloji televizyonlarında çocuk rolleri oynadı ve Nisan 1957'de Life Magazine'in kapağında yer aldı. İlk önemli film rolleri, Walt Disney Productions için çektiği ve sözleşmeli hizmetçi Shenandoe'yu canlandırdığı The Light in the Forest (1958) ile başladı. Umut verici bir başlangıçtı. New York Times'ın bir eleştirmeni Lynley'nin performansını (ekranda yeni olan James MacArthur'la birlikte) övdü ve her ikisini de "yetenek paylarından fazlasına sahip gerçek cazibeler " olarak tanımladı. Bir kez daha ilgi odağı haline gelen Lynley, Blue Denim'in (1959) film versiyonunda hamile kalan ve yasadışı kürtaj yaptırmayı düşünen saf bir kız olarak daha önceki Broadway rolünü tekrarladı. Bu performansıyla 1959'da En Umut Veren Yeni Oyuncu dalında Altın Küre Ödülü'ne aday gösterildi. Aynı yıl New York Genç Profesyoneller Okulu'ndan diploma alarak mezun oldu. Lynley, 1960'ların başında sağlıklı imajından sıyrılmadan önce başka genç kızları ve sorunlu gençleri canlandırmaya devam etti.1961 yapımı Return to Peyton Place (Peyton Place'e Dönüş), aktrisi kasabanın en karanlık sırlarını ve skandallarını tartışmalı bir şekilde ortaya çıkaran çok satan bir romancı olarak başrole taşıdı. Bunu, Lynley'nin New York'ta bir apartmanda, şehvet düşkünü bir ev sahibi/playboy (Jack Lemmon tarafından canlandırılan) tarafından takip edilen bakire bir üniversite öğrencisini canlandırdığı müstehcen (ve çoğunlukla sinir bozucu) seks komedisi Uslanmaz Bekar (1963) izledi. Neyse ki, oyunculuk yeteneğini kanıtlamak için daha iyi fırsatlar, The Cardinal'de (1963) (Tom Tryon'la birlikte) ve Otto Preminger'in yönettiği ve Laurence Olivier'le birlikte oynadığı üstün psikolojik gerilim Bunny Lake Is Missing'te (1965) kaçırılan bir çocuğun eziyet çeken annesi olarak çift rolle ortaya çıktı. Sinema dergisi, "Düşmüş bir meleğinki gibi bir yüze sahip olan Carol Lynley, çoğu zaman hayranlık uyandıran bir güzelliğe sahip" yorumunu yaptı. 1965 Mart'ında eski gençlik kraliçesi Playboy dergisinin bir sayısı için çıplak poz verdi; aynı yılın ilerleyen günlerinde 1930'ların Hollywood seks sembolü Jean Harlow'un turgid biyografisinde başrolü oynadı. Filmlerinin kalitesi 60'lı yılların ortalarından sonra düşme eğilimi gösterse de, Kapalı oda (1967) ve Oyun İçinde Oyun (1969) gibi B filmlerinde hala eğlenceli anlar vardı (bu korkunç gerilim filminde Lynley, malzemesinin üzerine çıktı ve psikopat bir katil rolünde unutulmazdı). Irwin Allen'ın Poseydon Macerası'nda (1972), Davy Jones'un Dolabı'na düşen talihsiz yolculardan sadece biriydi. Yine de Variety onun performansını "özellikle etkili" olarak nitelendirdi. 1967'den sonra, Mannix (1967), The Invaders (1967), Hawaii Five-O (1968) gibi ufuk açıcı dizilerde konuk oyuncu olarak ve The Night Stalker'ın (1972) TV pilotunun başrol oyuncusu olarak (Carl Kolchak'ın kız arkadaşı olarak) çalışmalarının çoğunu televizyona verdi. Lynley sondan bir önceki rolünde, kariyerini başlatan filme esrarengiz bir şekilde benzeyen bir filmde bir büyükanneyi canlandırdı: A Light in the Forest (2003).Carol Lynley 2006 yılında beyazperdeden emekli oldu. Hollywood'da daha büyük bir sıçrama yapması gereken son derece yetenekli bir oyuncu olan Lynley, 3 Eylül 2019'da Pacific Palisades, Kaliforniya'da kalp krizi sonucu hayata veda etti. 77 yaşındaydı.