Diplomata maestra, fu collaboratrice della rivista La Donna, del quotidiano La Stampa, dove conobbe e sposò il giornalista Gino Pestelli, e del Corriere dei Piccoli. Fu una scrittrice fecondissima: esordì nel 1899 pubblicando fiabe sulla Gazzetta del Popolo di Torino, raccolte in volume con altri racconti nel 1905. Dopo le novelle de La profezia, il successo le arrise con La paura di amare del 1910, vincitore del Premio Rovetta, romanzo dell'infelicità femminile nei matrimoni senza amore.
Anche il successivo romanzo, La nemica dei sogni, del 1914, ebbe un notevole successo e, come la raccolta di novelle La felicità in gabbia, del 1922, s'incentra sul tema della vita coniugale.
In seguito, la Prosperi non riuscì a ripetere questi successi, ripiegando su situazioni sentimentali e continuando a coltivare il genere dei racconti per ragazzi. In tutta la sua vita, pubblicò circa 2.800 novelle e più di 35 romanzi.
M. Guglielminetti, Gozzano recensore, in «Lettere italiane», XXIII, 3, 1971
A. Nozzoli, «La Voce» e le donne, in AA. VV., Les femmes-écrivains en Italie (1870-1920): ordres et libertés, Paris, Chroniques Italiennes - Université de la Sorbonne Nouvelle, 1994
AA. VV., Carola Prosperi. Una scrittrice non «femminista», Firenze, Olschki, 1995 ISBN 88-222-4343-9
Tra letti e salotti. Norma e trasgressione nella narrativa femminile tra Otto e Novecento, a cura di Gisella Padovani e Rita Verdirame, Palermo, Sellerio, 2001
