Caroline Wybranietz wuchs in Barth in Mecklenburg-Vorpommern auf. Schon früh fand sie ihren Weg zum Theater und spielte im Barther Jugendensemble.[1]
Nach ihrem Abitur besuchte sie von 2008 bis 2011 die Theaterakademie Vorpommern in Zinnowitz. Ihr berufspraktisches Jahr absolvierte sie 2011 an der Vorpommerschen Landesbühne. Von 2012 bis 2016 war sie festes Ensemblemitglied des Mecklenburgischen Staatstheaters in Schwerin. 2016 wurde sie mit dem Conrad-Ekhof-Preis für ihre Leistung als Hitler-Darstellerin in der Bühnenfassung der Komödie Er ist wieder da ausgezeichnet.[2] Von 2016 bis zum Ende der Spielzeit 2022/23 war Caroline Wybranietz festes Mitglied des Ensemble der Landesbühne Niedersachsen Nord in Wilhelmshaven.[3] Ab der Spielzeit 2023/24 wirkt sie als Theaterpädagogin an der Jungen Landesbühne Wilhelmshaven, tritt jedoch auch weiterhin als Gast an der Landesbühne auf.[4]
Caroline Wybranietz ist mit dem Schauspieler Simon Ahlborn verheiratet. Beide leben in Wilhelmshaven.