Карла Гуджино родилась в городе Сарасота, штат Флорида. Её отец был итальянцем по происхождению, а мать имела англо-ирландские корни. Родители Карлы развелись, когда ей было два года. Карла была вынуждена жить на два дома: у её отца, вместе с братом, Карлом-младшим, дома в Сарасоте, и у матери в Калифорнии. Она описывает свое детство, проведенное на обоих побережьях США следующим образом: «Я жила в лачуге с матерью в Северной Калифорнии и в прекрасном доме с отцом. Там были теннисные корты и плавательный бассейн, ездила в Европу на лето. Я чувствовала, что прожила два совершенно разных детства». В 15 лет Гуджино начала заниматься модельным бизнесом, но вынуждена была его оставить из-за небольшого роста.

По совету родных Карла начала брать уроки актёрского мастерства в Лос-Анджелесе. До окончания курсов она успела сняться в роли второго плана в своем дебютном фильме — «Отряд из Беверли-Хиллз». После успеха этой ленты карьера Карлы пошла в гору. Она начала много сниматься. В следующие четыре года было выпущено несколько фильмов и сериалов с её участием. Однако, главные роли ей не доставались. Первую заметную роль Карла получила в фильме «Жизнь этого парня», выпущенном в 1993 году. В этой ленте её партнёрами на съемочной площадке стали такие звёзды, как Роберт Де Ниро и Леонардо Ди Каприо.

Карла успела поучаствовать в следующих шоу: «Saved by the Bell», «Who's the Boss?», «Альф», «Doogie Howser», «M.D.» и «The Wonder Years». Она так же снялась в романтической комедии с Поли Шором «Son in Law» в 1992 году и в видеоклипе группы Bon Jovi на песню «Always» в 1994 году.

Спустя время, после ярких, заметных ролей на телевидение, Карла начинает появляться на больших экранах с завидной регулярностью. Ей часто предлагают роли первого плана. Карла Гуджино снимается в «Майкле» с Джоном Траволтой, «Любви к жизни» с Шерилин Фен, «Глазах змеи» с Николасом Кейджем.

Успешными для Карлы Гуджино стали роли в серии фильмов Роберта Родригеса «Дети Шпионов», роль Карен Сиско в одноимённом сериале (2003—2004) и доктора Молли Эн Кефри в телесериале «Предел» (2005—2006), где актриса продемонстрировала свое драматическое дарование.

В 2007 году Гуджино приступила к съёмкам в роли Аманды, агента Винсента Чейза, в сериале «Entourage». В этом же году снялась в фильме Ридли Скотта «Гангстер».