Procede de una familia de clase media baja y creció escuchando a los iconos de la música brasileña, cuya influencia fue evidente a lo largo de su carrera. Comenzó actuando en los bares de su ciudad natal; una de sus primeras interpretaciones fue "Vaca profana", cantada por Caetano Veloso en 1984. Después de cinco años en la carretera, llegó su gran oportunidad durante uno de sus shows en Mistura Fina (Río de Janeiro). Entre el público estaba la hija de Vinicius de Moraes, Luciana de Moraes, quien después del concierto le pidió una "demo". Ana le entregó una cinta con 7 canciones y quince días después firmó un contrato con BMG. Era a finales de 1998. Su primer álbum, "Ana Carolina" vio la luz en 1999. Vendió más de 100 mil copias y logró una nominación al Grammy Latino. Además de clásicos de la música popular brasileña, había composiciones de la artista y de Totonho Villeroy. Destacan temas como "Garganta" y "Armazém". El siguiente trabajo "Ana Rita Joana Iracena e Carolina" (2002) fue también su presentación en el mercado español. El título hace referencia a canciones de su ídolo, Chico Buarque. El gran éxito de este disco fue "Quem de nós dois". En 2003, Ana Carolina lanza su tercer álbum, "Estampado", con el que obtiene el reconocimiento de la crítica y la aprobación del público brasileño. De las 15 canciones que incluye, 13 están compuestas por ella, y cuentan las diferentes formas de amar. Es una mezcla de rock, balada, samba y bossa. Después del recopilatorio "Ana Carolina (Perfil)", en 2005 ve la luz "Ana & Jorge ao Vivo", un disco que registra un concierto de la cantante en Sao Paulo. A finales de 2006, la artista publica su cuarto disco de estudio, el doble CD "Dois quartos" (el 1º llamado "Quarto" y el 2º, "Quartinho"). Es su disco más personal, ya que además de firmar 23 de las 24 canciones del repertorio, también participa en la producción. Presenta dos facetas de la cantante; por un lado canciones más orientadas al pop, y por otro, experimenta con nuevos sonidos e ideas. En 2008 sale el directo "Multishow Ao Vivo. Ana Carolina. Dois Quartos" y en 2009 Ana Carolina celebra su 10º aniversario en la música con un lanzamiento especial. El número 9 tiene para ella un significado especial, ya que nació el 09/09, comenzó su carrera en 1999 y en 2009 cumplió sus 10 años de carrera. Por tanto su nuevo disco no podría llamarse de otra manera: "N9ve" (nove, nueve en portugués).