Geboren te Ann Arbor, Michigan. Carol Emshwiller was een Amerikaanse schrijver van avant-garde korte verhalen en sciencefiction. Ze woonde het grootste deel van het jaar in New York City en bracht haar zomers door in Owens Valley, Californië, en heeft deze setting in haar verhalen gebruikt.
Studeerde beeldende kunst aan de Universiteit van Michigan en kreeg een Fulbrightbeurs om in Frankrijk verder te studeren. Haar verhalen verschenen in SF-tijdschriften en onder andere in de verzamelbundels Bad Moon Rising, Orbit en Showcase. Ursula K. Le Guin noemt haar "een grote fabulist, een wonderbaarlijke magisch realist , een van de sterkste, meest complexe en meest consistente feministische stemmen in de fictie". Tot haar romans behoren Carmen Dog en The Mount. Ze heeft ook twee cowboyromans geschreven, genaamd Ledoyt en Leaping Man Hill . Haar laatste roman, The Secret City, verscheen in april 2007.
Haar korte verhaal Creature won in 2002 de Nebula Award voor Beste Korte Verhaal , en I Live With You won in 2005 de Nebula Award in dezelfde categorie. In 2005 ontving ze de World Fantasy Award for Life Achievement.
In 2009 schonk ze haar archief aan de afdeling Zeldzame Boeken en Bijzondere Collecties van de Northern Illinois University.
Ze was de weduwe van kunstenaar en experimentele filmmaker Ed Emshwiller en 'diende regelmatig als model voor schilderijen van mooie vrouwen'. Het echtpaar kreeg drie kinderen. Susan Jenny Coulson schreef mee aan de film Pollock; Peter is acteur, kunstenaar, scenarioschrijver en romanschrijver; en Eve is een botanicus en etnobotanist aan de Universiteit van Wisconsin-Madison .
Overleden te Durham, North Carolina , waar ze woonde met haar dochter, Susan Jenny Coulson.