ברנט נולדה בסן אנטוניו ללואיס, סופרת ולתומאס בארנט, מנהל תיאטרון.
עזבה את ביתה בגיל צעיר בשל בעיית אלכוהוליזם של הוריה, ועברה להתגורר ביחד עם אחותה כריס אצל סבתה.
לאחר שהוריה התגרשו עברה להתגורר עם סבתה ליד בית אמה שבהוליווד.
עבדה למשך תקופה קצרה כסדרנית בקולנוע.
ברנט למדה עיתונות ב"אוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס", במהלך השנה הראשונה שלה באוניברסיטה החליפה ברנט את מקצועות הלימוד, ללימודי ספרות אנגלית ותיאטרון במטרה להפוך למחזאית.
על מנת להתקבל לקורס המחזאות היה עלייה לקחת שיעורי משחק, בהם הראתה יכולות קומיות ומוזיקליות מרשימות שהוצגו גם בחזות מטעם האוניברסיטה.
ברנט שקיבלה עזרה כלכלית בלתי צפויה עזבה באמצע לימודיה ונסעה לניו יורק במטרה להפוך לשחקנית.
באותו הזמן אביה נפטר מאלכוהול ואמה נפטרה בתחילת ההצלחה שלה כשחקנית.
קריירה
טלוויזיה
התחילה את דרכה בניו יורק במספר עבודות מזדמנות וחלקה את דירתה עם ארבע בנות נוספות.
התגלתה בסיטקום "סטנלי" לצד הקומיקאי היהודי-אמריקאי באדי האקט ובמחזמר "היה היה פעם מזרן".
ברנט התפרסמה לראשונה בתחילת שנות ה-60 כשזכתה בפרס אמי על הופעתה בסדרה הקומית-מוזיקלית של הקומיקאי גארי מור "המופע של גארי מור".
שיחקה בתחילת דרכה גם לצידה של חברתה ג'ולי אנדרוז בספיישל הקומי–מוזיקלי המצליח של מייק ניקולס "Julie and Carol at Carnegie Hall", ההופעה זיכתה אותה בפרס אמי שני.
ברנט הייתה לחברה טובה של השחקנית לוסיל בול והופיעה כאורחת בתוכניתה "המופע של לוסי", בול אף הציעה להפיק לברנט סיטקום בכיכובה.
בשנת 1967 עלתה לאוויר התוכנית הקומית המוצלחת בכיכובה, "המופע של קרול ברנט" שזכתה בסוף שנות ה-60 ושנות ה-70 בלא פחות מ-25 פרסי אמי.
יוצרי הסדרה לא האמינו ביכולתה של ברנט להוביל את התוכנית, בטענה שתוכנית בידור מוצלחת חייבת להיות מוגשת בידי גברים.
ברנט הצליחה לשבור את המוסכמויות השמרניות והובילה בהצלחה יתרה את התוכנית בכל 11 שנותיה.
ברנט הייתה לקומיקאית המצליחה והמוערכת ביותר בשנות ה-70 עם זכיות בחמישה פרסי גלובוס הזהב לשחקנית הקומית הטובה ובשלושה פרסי אמי.
בסוף כל תוכנית נהגה ברנט למשוך באוזנה, סימן הוקרה לסבתה שגידלה אותה וצפתה בה מהבית.
בשנת 1997 זכתה בפרס אמי השישי שלה בזכות הופעות אורח בקומדיית המצבים "משתגעים מאהבה", בתפקיד טריז סטמפל אמה של ג'יימי באקמן (הלן האנט).
בשונה משאר בנות תקופתה, המשיכה ברנט להיות מעורבת בהפקות וב-2009 אף הייתה מועמדת לפרס אמי על תפקיד אורח בסדרה "חוק וסדר: מדור מיוחד".
בתחילת שנות ה-80 הועמדה פעמיים ברציפות לפרס גלובוס הזהב לשחקנית הקומית/מוזיקלית הטובה ביותר על הופעותיה בקומדיה של אלן אלדה "ארבע העונות" בתור עורכת המגזין העסקים קייט בורג'ס ובקומדיה המוזיקלית של ג'ון יוסטון "אנני" בתור אגת'ה האניגן, המנהלת השיכורה והאכזרית של בית היתומים. ב-1980 זכתה בפרס קריסטל למצוינות נשים בקולנוע.
ברנט חוותה בחייה שלוש מערכות נישואים, הראשונים היו לחבר ילדותה השחקן דון סארויין ונמשכו שבע שנים. בשנת 1963 התחתנה עם מפיק הטלוויזיה ג'ון המילטון איתו עבדה בתוכנית "המופע של גארי מור", לזוג נולדו שלוש בנות המפיקה ג'ודי המילטון, הזמרת ארין המילטון והשחקנית קארי המילטון שנפטרה בשנת 2002 ממחלת סרטן המוח כשהיא בת 38.
לפני מות בתה, השתיים יצרו את המחזה "זרועות הוליווד" שעלה כשלושה חודשים לאחר פטירתה של המילטון.
ברנט וג'ו המילטון התגרשו לאחר 21 שנות נישואים.
משנת 2001 נשואה ברנט בפעם השלישית בחייה למתופף בריאן מילר.