Carolin Müller-Dohle studierte Literatur-, Kunst- und Medienwissenschaften in Konstanz und Rom. Zwischen 2013 und 2016 war sie sie an der Bayerischen Staatsoper tätig als PR-Referentin, persönliche Referentin von Staatsintendant Nikolaus Bachler und Online-Redakteurin. Anschließend absolvierte sie an der Theaterakademie August Everding den Masterstudiengang Dramaturgie (Musiktheater) und wurde im Rahmen dessen mit dem Klaus-Zehelein-Preis für Nachwuchsdramaturg*innen ausgezeichnet.

Von 2019 bis 2021 arbeitete sie als Dramaturgin für Musiktheater am Staatstheater Darmstadt. Seit der Spielzeit 2021/22 ist sie Dramaturgin an der Deutschen Oper Berlin. Mit Beginn der Spielzeit 2024/25 übernahm sie dort zusätzlich die stellvertretende Leitung der Dramaturgie sowie die Künstlerische Leitung der Tischlerei. An der Deutschen Oper Berlin arbeitete sie u. a. mit Ersan Mondtag, David Hermann, Hauen und Stechen, Anna Weber und Benedikt von Peter zusammen.

In ihrer Arbeit setzt sie einen Schwerpunkt auf neue Regiehandschriften in der Oper, die Entwicklung interdisziplinärer Formate sowie den Einsatz populärer Genres wie Popmusik und Techno in musiktheatralen Kontexten. Mit dem Rave im Opernhaus („Playground Festival“) initiierte und kuratierte sie ein wiederkehrendes Festivalformat, bei dem das Publikum zu Live-Acts elektronischer Tanzmusik die Deutsche Oper Berlin als Club erleben kann.

Eine enge künstlerische Zusammenarbeit verbindet sie mit der Regisseurin Franziska Angerer, mit der sie bereits zahlreiche Konzepte entwickelte und Inszenierungen realisierte, zuletzt Haydns „Die Schöpfung“ am Staatstheater Wiesbaden und THE PRISON von Ethel Smyth am Staatstheater Darmstadt, nominiert für den Faust-Preis 2024 in der Kategorie „Regie Musiktheater“.

Mit der Spielzeit 2025/2026 wechselt Carolin Müller-Dohle als Dramaturgin an die Staatsoper Stuttgart.