Caroline Herschel nació en Hannover, Alemania, el 16 de marzo de 1750 en una familia con numerosos músicos. No recibió una educación formal, pues su destino era tan solo el de ser una buena esposa y ama de casa, aunque al final no llegó a contraer matrimonio. Estuvo muy unida a su hermano Wilhelm y estudió canto con él y con su otro hermano. Cuando Wilhelm dejó la música para dedicarse a la astronomía, ella lo siguió. Wilhelm se forjó un gran prestigio como observador y constructor de telescopios. Esto lo llevó a ser astrónomo del rey y contó con Caroline como su ayudante. El rey Jorge III el otorgó a ella un salario, lo cual la convirtió en la primera astrónoma profesional.

Caroline no solo ejercía como ayudante de taller y de observación de su hermano, sino que contaba con su propio programa de observación autónomo dedicado a la búsqueda de cometas y a la astrofísica de estrellas binarias. Sus observaciones fueron fundamentales para demostrar la existencia de la gravedad fuera del Sistema Solar, y que la atracción gravitatoria sigue las mismas leyes (las de Newton) en todo el cosmos. En 1828 se le concedió la Medalla de Oro de la Real Sociedad Astronómica, siendo el primer miembro honorario femenino de dicha sociedad.

El trabajo de C. Herschel comprendió además la elaboración de varios catálogos, y el descubrimiento de ocho cometas y tres nebulosas.

Poco antes de su muerte en 1848, recibió la Medalla de Oro de las Ciencias, de manos del rey Federico Guillermo IV de Prusia.