La madre de Caroline opinaba que las mujeres con saber leer y escribir ya tenían bastante, en cambio su padre, que fue músico, quiso que sus hijos se formaran en diferentes disciplinas: astronomía, música, idiomas,... así que le dio lecciones a escondidas de música y astronomía pero falleció en 1762.
Con su padre comenzó a observar el cielo por la noche. Menciona sus buenos recuerdos de las lecciones de su padre en sus memorias:
"Mi padre era un gran admirador de la astronomía y tenía algunos conocimientos sobre aquella ciencia. Le recuerdo llevándome a la calle en una noche clara y helada para enseñarme algunas de las más bellas constelaciones, después de haber logrado ver un cometa".
Enfermó de viruela y de tifus lo que le atrofió el crecimiento y le dejó marcas en la cara, así que su madre vio truncado el poder convertirla en esposa y ama de casa. Pero Caroline se centró en la astronomía y llegó a convertirse en la primera mujer en descubrir un cometa.
Al morir su padre se fue a vivir con su hermano William a Inglaterra, un destacado organista y director de orquesta de la localidad de Bathy se convirtió en una distinguida soprano.
Después de los ensayos musicales los dos hermanos observaban el firmamento y lo que comenzó como una afición se convirtió en un trabajo remunerado cuando su hermano descubrió el planeta Urano en 1781. William lo llamó "estrella georgiana" en hornor al rey Jorge III quien lo recompensó nombrándolo Astrónomo Real, con un salario de 200 libras al año.
Desde ese momento se dedicaron a estudiar el firmamento y Caroline colaboró en el diseño y construcción de telescopios y en la catalogación de las observaciones. En aquella época se pensaba que el universo se extendía solo algunos millones de kilómetros sobre la tierra. Juntos descubrieron mil estrellas dobles.
Mientras su hermano viajaba ella hacía sus propias observaciones desde telescopios más pequeños durante horas y en 1783 descubrió dos cúmulos desconocidos y observó que el espacio estaba lleno de ellos.
Pero el hallazgo que le valió el reconocimiento de la comunidad científica fue el descubrimiento, el 1 de agosto de 1786 de su primer cometa. Tal revelación supuso además comenzar a recibir un sueldo de 50 libras anuales por parte del rey Jorge III, lo que en la historia supone el primer salario profesional para una mujer científica en Gran Bretaña.
Dos años después descubrió su segundo astro, elevando más su prestigio por todos los rincones de Europa. Pero sus observaciones siguieron dando frutos hasta descubrir un total de ocho cometas, tres nebulosas y catorce objetos del espacio profundo.
Su carrera en la astronomía se truncó al morir su hermano en 1822. Decidió regresar a Hannover para centrarse en la catalogación de los cuerpos celestes que había descubierto en los años anteriores.
A pesar de que durante muchos años estuvo a la sombra de su hermano, con el tiempo ha logrado el sitio que se merece en la ciencia:
- En 1828 se le otorgó la medalla de oro de la Royal Astronomical Society.
- Nombramiento como miembro honorario de la Royal Astronomical Society en 1835 y de la Academia Real de Irlanda en 1846.
- Se le entregó la Medalla de Oro de la Ciencia en 1846 de manos del rey Federico-Guillermo IV de Prusia.
- Un cráter de la Luna se llama Caroline Herschel.
- En 1889, un asteroide fue bautizado con su segundo nombre, Lucretia.
Falleció en Hannover a los 97 años de edad. En su tumba se puede leer un epitafio escrito por ella misma: "Los ojos de ella, en la gloria, están vueltos hacia los cielos estrellados".
