Aktorka urodziła się w Sarasota na Florydzie. W wieku 5 lat wraz z matką wyjechała do Kalifornii. Pomimo częstych przeprowadzek, Carli udało się ukończyć szkołę średnią i rozpocząć studia. W wieku 15 lat została odkryta przez główną agencję modelek w San Diego. Wyjechała do Nowego Yorku. Jednak ciężar obowiązków i wyzwań zmusił ją do powrotu do Los Angeles. Jej ciotka
Carol Merrill, modelka znana z serialu "Let's Make a Deal" i "The Lovely Carol Merrill" zasugerowała młodziutkiej Carli, aby zapisała się na lekcje aktorstwa.
W latach 80. występowała m.in. w takich serialach jak "
Alf", "
Falcon Crest", "
Who's the Boss?" i "
Webster".
Na dużym ekranie po raz pierwszy pojawiła się w roli harcerki w filmie "
Drużyna z Beverly Hills" oraz jako młodziutka Dinky Bossetti w "
Witaj w domu, Roxy Carmichael".
W latach 90. aktorka pojawiała się zarówno na dużym jak i na małym ekranie.
Wystąpiła w "
Murder Without Motive: The Edmund Perry Story", wyprodukowanym przez stację HBO "
A Private Matter" oraz "
The Buccaneers" (w miniserialu opartym na powieści
Edith Wharton). Zagrała w dwunastu pierwszych odcinkach serialu "
Spin City". Pomimo pozytywnych recenzji aktorka zrezygnowała z roli dziewczyny
Michaela J. Foxa, Ashley Schaeffer.
Panna Gugino krok po kroku zdobywała doświadczenie na planie filmowym. Coraz częściej otrzymywała główne role w filmach takich jak "
Szalony zięć", gdzie partnerował jej
Paul Shore, czy "
Pocałunek Judasza". Zagrała również w wyreżyserowanej przez
Emilio Esteveza "
Wewnętrznej wojnie".
W 1998 roku zwrócił na nią uwagę
Brian De Palma i obsadził w roli Julii Costello w filmie "
Oczy węża". Carla miała okazję pracować z takimi gwiazdami jak
Nicolas Cage i
Gary Sinise.
Międzynarodowy rozgłos i sławę przyniósł jej występ w trzech kolejnych częściach filmu "
Mali Agenci" w reżyserii
Roberta Rodrigueza. Aktorka zagrała tajną agentkę Ingrid Cortez, w jej męża wcielił się
Antonio Banderas. Aktorka po raz drugi miała okazję pracować z tym samym reżyserem na planie "
Sin City", adaptacji popularnego komiksu
Franka Millera.
W wolnym czasie Carla uprawia jogę, podróżuje lub spędza czas ze swoimi przyjaciółmi w Los Angeles.