Родилась 29 августа 1971 года в Сарасоте, Флорида, США.

Родители рано развелись, Карла Гуджино воспитывалась матерью.

В возрасте 4-х лет будущая звезда перенесла тяжелую операцию на почках, без которой ей грозила инвалидность.

Несмотря на детство, прошедшее в постоянных переездах, она неизменно училась в школе на одни пятерки и была признана лучшей в своем выпуске.

Уже в 15 лет начинает заниматься модельным бизнесом, но у нее возникли проблемы из-за небольшого роста.

Свою карьеру в Голливуде она начала с подачи тети, актрисы Кэрол Мерил, настоявшей на том, чтобы та пошла на актерские курсы.

В кино дебютировала в 1988 году в фильме "Доброе утро, мисс Блисс".

Снималась в телесериалах. Фильмы, принесший Карле Гугино широкую популярность - "Дети шпионов" (2001), "Дети шпионов 2:Остров несбывшихся надежд" (2002) и "Дети шпионов 3: Игра окончена" (2003).

Карла снялась в клипе Бон Джови на песню «Always», а также в рекламе краски для волос L`oreal.

В 2004 году состоялся бродвейский театральный дебют актрисы: она сыграла Мэгги в пьесе Артура Миллера “После падения».

Успешными для Карлы Гугино стали роли Карен Сиско в одноименном сериале (2003-04) и доктора Молли Эн Кефри в телесериале "Предел" (2005-06), где актриса продемонстрировала свое драматическое дарование.

В 2007 году Гуджино начала сниматься в роли Аманды, агента Винсента Чейза, в сериале «Красавцы». В этом же году снялась в фильме Ридли Скотта «Гангстер».

В 2008 году Карла вместе с Робертом Де Ниро и Аль Пачино снялась в триллере «Право на убийство», а в 2009 году с участием Гуджино вышел фильм ужасов «Нерожденный».

Также в 2009 году фильмография Карлы пополнилась еще четырьмя фильмами - «Хранители», «Ведьмина гора», «Женщины в беде» и «Майти Макс». В последних двух Карла исполнила главные роли.

В 2010 году Карле достались главные роли в фильмах «Электра Luxx», «Каждый Божий день» и «Быстрее пули».

В 2011 году Гуджино появилась в роли доктора Веры Горски в фэнтези картине «Запрещенный прием», а также вместе с снялась в фильме «Пингвины мистера Поппера». Кроме того, в 2011 году Карла исполнила главную роль в телефильме «Укрытие», а также исполнила роли первого плана в еще нескольких менее успешных картинах.

В 2012 году Гуджино исполнила роль Сьюзан Берг в мини-сериале «Политиканы», а также снялась в криминальном триллере «Отель «Нуар».

В 2013 году Карла озвучила робота Kelor в фантастической картине «Человек из стали».

В том же 2013 году она получила главную роль в телефильме «Doubt».