Vincitrice della medaglia di bronzo ai Giochi olimpici invernali di , campionessa mondiale 2012, medagliata altre cinque volte ai Campionati del mondo (2008 e 2013 argento; 2005, 2011 e 2014 bronzo), cinque volte campionessa europea (2007, 2008, 2010, 2012, 2013), medagliata altre sei volte ai Campionati europei (argento nel 2009 e nel 2011, bronzo nel 2006, 2014, 2017 e 2018), vincitrice della Finale del Grand Prix di pattinaggio di figura 2011, medaglia di bronzo ai Campionati mondiali juniores del 2003, e nove volte campionessa italiana (2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2011, 2013, 2017 e 2018), ha anche concluso tre stagioni consecutive (dal 2010 al 2013) come prima al mondo nella classifica dell'ISU.
Divenuta allenatrice dopo il ritiro, fino al 2026 ha collaborato con il pattinatore giapponese Yūma Kagiyama.
Carriera sportiva Gli esordi Carolina Kostner ha iniziato a pattinare all'età di 4 anni. In un'intervista ha dichiarato: "Metà della mia famiglia, dalla parte di mio padre, è nel mondo dello sport, mentre dal lato di mia madre c'è più affinità con le arti. Per me il pattinaggio artistico era un buon mix delle due cose". Nonostante il passato della madre, pattinatrice a livello nazionale negli anni settanta, Carolina inizialmente aveva in realtà cominciato a praticare lo sci alpino e a gareggiare nella specialità della discesa libera, come sua cugina, Isolde Kostner. Carolina ha detto che in un primo momento ha iniziato a pattinare "solo per divertimento" e ha praticato sia lo sci sia il pattinaggio fino all'età di 12 anni, quando ha dovuto scegliere fra i due sport. Ha commentato: "Lo sci mi piaceva più per divertimento e così ho scelto il pattinaggio".
Quando la pista di pattinaggio della sua città (il Palasetil di Ortisei) è stata chiusa nel 1999 a causa dei danni causati da una frana, dal 2001 Carolina ha scelto di lavorare con Michael Huth a Oberstdorf, in Germania, distante circa quattro ore di macchina dalla sua casa di Ortisei. Kostner ha spiegato che non poteva rimanere a casa sua se voleva continuare a pattinare e che se non si fosse spostata avrebbe dovuto smettere. Ha raccontato: "Mio padre mi ha detto che se volevo andare da qualche parte per pattinare avrei davvero dovuto prendere la decisione giusta circa il posto. Sono andata a Oberstdorf e ho capito che quello era davvero il posto giusto".
Nelle stagioni 2000-2001 e 2001-2002 ha gareggiato soltanto nella categoria Junior, prendendo parte anche ad alcune competizioni dello Junior Grand Prix e ai mondiali juniores. In particolare nella stagione 2000-2001 ha conquistato il titolo nazionale juniores.
Carolina ha debuttato nella categoria Senior, pur continuando a competere anche nella Junior.
Dopo aver vinto l'evento dello Junior Grand Prix in Francia, Kostner si è qualificata per la finale, nella quale ha ottenuto il secondo posto. È inoltre diventata la prima pattinatrice italiana a vincere una medaglia ai Campionati mondiali juniores, in quanto ha conquistato la medaglia di bronzo.Martina Frammartino, Quattro salti sul ghiaccio, Absolutely Free, Roma, 2024, pag. 192.
A livello Senior, invece, Carolina ha conquistato il suo primo titolo nazionale e ha poi partecipato per la prima volta sia ai campionati europei sia ai campionati mondiali, concludendo tali competizioni rispettivamente al 4º e al 10º posto.
Stagioni 2003-2004, 2004-2005 e 2005-2006
Nella stagione 2003-2004, Kostner ha partecipato per la prima volta al Grand Prix. I due eventi ai quali è stata convocata sono stati Skate America, dove si è classificata nona, e la Cup of Russia, dove ha vinto la medaglia d'argento. Si è poi classificata quinta sia agli europei sia ai mondiali del 2004.
Nella stagione 2004-2005, ha preso parte a tre competizioni del Grand Prix: Skate Canada, Cup of Russia e Trophée Eric Bompard. Nella prima di esse si è classificata quinta, mentre ha concluso l'evento in Russia in settima posizione e quello in Francia con un secondo posto. Agli europei del 2005 si è classificata settima; poi ha partecipato ai mondiali del 2005 a Mosca, dove, nonostante si fosse classificata quarta sia nel programma corto sia nel libero, grazie a un contenuto tecnico superiore e al punteggio del turno di qualificazione è riuscita a superare di 37 centesimi la statunitense Michelle Kwan, terza in entrambi i segmenti di gara, e quindi a vincere la medaglia di bronzo, suo primo podio iridato, con 200,56 punti totali.
Il 22 novembre 2005 è stata nominata dal presidente del CONI quale portabandiera dell'Italia nella cerimonia di apertura dei Giochi Olimpici di Torino 2006. Nonostante le critiche mosse da molti alla decisione di scegliere come alfiere un'atleta giovane, alla sua prima Olimpiade e che non viveva né si allenava in Italia, Carolina si è detta "onoratissima di rappresentare l'Italia, perché io mi sento molto italiana". Ha aggiunto inoltre di ritenere che con lei avesse "vinto la gioventù".
Nella stagione 2005-2006 Kostner ha partecipato a Skate Canada, classificandosi settima, e all'NHK Trophy, concluso in sesta posizione. Ha poi vinto la sua prima medaglia europea conquistando il bronzo a Lione, in Francia. Infine, ha partecipato alle Olimpiadi invernali di Torino. Il 9 febbraio ha ricevuto dal presidente della Repubblica Carlo Azeglio Ciampi il tricolore, che il giorno successivo avrebbe portato all'interno dello stadio olimpico durante la cerimonia della sfilata delle nazioni. Nella competizione olimpica Carolina si è classificata nona, anche a causa di una caduta sulla combinazione triplo flip-triplo toe-loop nel programma corto. Il mese successivo, a Calgary, in Canada, ha concluso la stagione con il dodicesimo posto ai campionati del mondo del 2006.
Stagioni 2006-2007 e 2007-2008
Nell'autunno del 2006, Carolina si è infortunata alla gamba sinistra e di conseguenza non ha potuto partecipare ad alcun evento del Grand Prix della stagione 2006-2007. Nonostante ciò, ha vinto il titolo nazionale; in seguito, al campionato europeo di Varsavia del 2007, ha guadagnato il suo primo titolo continentale, ottenuto con un totale di 174,79 punti. Con questo risultato è stata inoltre la prima italiana a ottenere la medaglia d'oro agli europei. Ai mondiali del 2007 di Tokio, in Giappone, con 67,15 punti ha totalizzato un record personale nel punteggio del programma corto, nel quale si è classificata terza al seguito della coreana Yu-Na Kim e della giapponese Miki Andō. Però, a causa di una caduta, si è classificata soltanto nona nel programma libero, concludendo la gara al sesto posto con 168,92 punti totali.
Durante la stagione 2007-2008, Carolina Kostner ha partecipato nuovamente al Grand Prix, essendo stata convocata per la Cup of China 2007 e per l'NHK Trophy 2007. Nella prima delle due competizioni, a Pechino, si è classificata prima nel programma corto e quarta nel libero, e ha così vinto la medaglia di bronzo con 143,86 punti. Nella gara giapponese, invece, ha concluso il primo segmento di gara in prima posizione e, nonostante il secondo posto nel programma libero, è riuscita a vincere la medaglia d'oro con 164,69 punti. Grazie a questi risultati, si è qualificata per la prima volta nella sua carriera per partecipare alla finale del Grand Prix, svoltasi a Torino. Ha preso parte a tale evento e si è classificata terza con 178,93 punti totali, preceduta da Yu-Na Kim e della giapponese Mao Asada.
Agli europei di Zagabria del 2008, Carolina, classificandosi prima nel programma corto e seconda nel successivo segmento di gara, è riuscita comunque a vincere, come l'anno precedente, il titolo continentale con 171,28 punti, seguita dalla svizzera Sarah Meier e dalla finlandese Laura Lepistö. Ai mondiali del 2008 a Göteborg, in Svezia, ha terminato la prima sezione di gara in prima posizione, ma si è trovata al terzo posto nel programma libero, ha quindi vinto la medaglia d'argento con 184,68 punti, preceduta da Mao Asada.
Stagioni 2008-2009 e 2009-2010 Nella stagione 2008-2009, Kostner è stata invitata a partecipare a Skate Canada 2008 e alla Cup of Russia 2008, due eventi del Grand Prix. Nel primo di essi, dopo la settima posizione nel programma corto e la quarta nel libero, si è classificata quarta con 152,76 punti. Nella competizione di Mosca, invece, ha vinto la medaglia d'oro con 170,72 punti, dopo un secondo posto nel primo segmento di gara e la vittoria nel programma libero. Si è qualificata per la finale del circuito, in cui si è classificata quarta in entrambe le sezioni di gara, ma ha comunque ottenuto la medaglia di bronzo con 168,01 punti.
Carolina ha poi vinto il suo quinto titolo nazionale nella categoria Senior. Ai campionati europei di Helsinki, non è però riuscita a difendere il proprio titolo, ceduto a Laura Lepistö; infatti, nonostante il primo posto nella classifica del programma libero, ha concluso la competizione sul secondo gradino del podio a causa della terza posizione nel programma corto, con un totale di 165,42 punti.
Ai mondiali di Los Angeles del 2009, Carolina si classifica quinta nel programma corto, ma non riesce a eseguire correttamente nessun salto triplo nel programma libero, in cui si classifica 15º. Ottiene quindi soltanto la dodicesima posizione, non sufficiente per permettere all'Italia di presentare più di un'atleta alle Olimpiadi del 2010.
Nell'estate del 2009, dopo essere stata seguita per otto anni da Michael Huth, Kostner ha annunciato di aver deciso di cambiare allenatore e si è trasferita a El Segundo, vicino a Los Angeles, in California, per iniziare a lavorare con Frank Carroll e Christa Fassi, vedova del pattinatore Carlo Fassi. Dopo il crollo emotivo subito ai mondiali di Los Angeles, Carolina ha inoltre iniziato a essere seguita dallo psicologo sportivo Daniele Popolizio, il quale aveva in precedenza già collaborato con Federica Pellegrini. La pattinatrice ha però in seguito dichiarato di non aver trovato giovamento nelle consulenze con lo psicologo e di essere stata aiutata principalmente dai familiari e dal suo fidanzato Alex Schwazer, i quali hanno tutti svolto attività sportiva ad alti livelli. Per i suoi allenamenti in Italia è stata seguita tecnicamente da Edoardo De Bernardis giovane allenatore torinese di alto livello internazionale che l'ha accompagnata ai Mondiali di Torino.
All'inizio della stagione 2009-2010, Carolina Kostner è stata assegnata al Trophée Eric Bompard 2009 e alla Cup of China 2009. Nella competizione parigina si è classificata sesta con 147,63 punti, dopo un settimo posto nel programmo corto e un quarto posto nel libero. Anche nella gara cinese ha ottenuto il sesto posto, ma con 154,18 punti, dopo la terza posizione nel corto e la settima nel libero.
Nel dicembre del 2009, Carolina ha perso il titolo di campionessa italiana, conquistato invece da Valentina Marchei, in competizione con l'atleta altoatesina soprattutto per l'ottenimento dell'unico posto disponibile alle Olimpiadi di Vancouver.Martina Frammartino, Quattro salti sul ghiaccio, Absolutely Free, Roma, 2024, pagg. 204-205. Agli europei di gennaio 2010 a Tallinn, in Estonia, Kostner è però riuscita a conquistare la medaglia d'oro e con essa la possibilità di partecipare ai Giochi Olimpici del 2010. In particolare, ha ottenuto il primo posto in entrambi i segmenti di gara e un punteggio totale pari a 173,46 punti.