Карина Андоленко родилась 20 сентября 1987 года в Харькове. Окончила Школу-студию МХАТ (курс Константина Райкина), после чего работала в театрах «Сатирикон» и Московском губернском театре Сергея Безрукова. На сцене сыграла роли в постановках «Дядя Ваня», «Сирано де Бержерак», «Вишнёвый сад». В кино дебютировала в 2008 году с главной ролью в мелодраме «Розы для Эльзы», известна по сериалам «Спасская», «Крепостная», «Тонкий лёд», «Метод 2», а также фильмам «Огни большого города», «Алмазы Цирцеи», «Провокатор».
Актриса придерживается принципа согласия на обнажённые сцены только при полной художественной необходимости и часто использует дублёрш. Она контролирует собственный образ и сохраняет личные границы, что вызывает уважение коллег и зрителей. Личная жизнь Карина Андоленко не разглашается; в интервью отмечает, что дом для неё — место полного уединения и покоя.