Fiorinaová se narodila do rodiny univerzitního profesora a abstraktní malířky. Získala bakalářský titul v roce 1976 v oboru filozofie a středověkých dějin na Stanfordské universitě.
Půl roku pracovala jako recepční v realitní kanceláři Marcus & Millichap, kde se vypracovala do pozice makléřky. Po svatbě v roce 1977 odjela s manželem do italské Boloni, kde učila angličtinu.
Největší profesní věhlas si získala v letech 1999 až 2005 jako výkonná ředitelka společnosti Hewlett-Packard (HP). V té době byla označována za nejmocnější světovou manažerku. Prosadila kontroverzní spojení s konkurenční společností Compaq. Během jejího působení přišlo o práci třicet tisíc lidí a HP ztratila na akciích téměř polovinu své hodnoty. V roce 2005 ve firmě skončila.
O politiku se Fiorinaová začala zajímat už krátce po propuštění z HP. Pracovala na prezidentské kampani republikána Johna McCaina, v roce 2008 působila jako jeho ekonomická poradkyně. O dva roky později se ucházela o funkci kalifornské senátorky.
Je podruhé vdaná.
Carly Fiorinaová usilovala o republikánskou kandidátku v boji o Bílý dům v prezidentských volbách v roce 2016. V projevech odmítala svatby homosexuálů a vymezovala se proti potratům. V únoru 2016 po primárkách v New Hampshire z boje o křeslo v Bílém domě ale odstoupila.
