En estos últimos se convirtió en la gimnasta rítmica más longeva en disputar los Juegos Olímpicos, con 30 años de edad.

Además, ha sido dos veces finalista mundial con la cinta (Kiev 2013 y Esmirna 2014), en ambas con la 7.ª plaza.

Inicialmente entrenó con el equipo durante unos 4 años en la Iglesia de San Pedro en Puente Castro (León), ya que el entonces gimnasio del club no contaba con la altura suficiente.

El conjunto júnior estaba integrado entonces por Carolina, Belén Aguado, Marta Linares, Aida Otero, Patricia Rojano, Andrea Rubiño y Noemí Vives.

A finales de 2003 pasó a integrar el conjunto español, entrenado por Rosa Menor y Noelia Fernández, con el que participó en sus primeras Olimpiadas, los Juegos Olímpicos de Atenas 2004.

El conjunto estaría formado además por Sonia Abejón, Bárbara González Oteiza, Marta Linares, Isabel Pagán y Nuria Velasco.

[10]​[11]​ Aunque formaban parte como suplentes del equipo nacional aquel año, Lara González y Ana María Pelaz se quedaron fuera de la convocatoria para los Juegos, por lo que su papel se limitó a animar a sus compañeras desde la grada del pabellón ateniense.

En 2007, en el Campeonato Europeo de Bakú quedó, junto a Almudena Cid y Loreto Achaerandio, en el puesto 7.º por equipos.

A finales de 2007, tras disputar el Campeonato Mundial de Patras, donde logró el 15.º puesto por equipos junto a Almudena Cid, Loreto Achaerandio y Nuria Artigues, fue apartada del equipo nacional por decisión técnica, anunciando su retirada.

En agosto se lesionó en el tobillo izquierdo, pero pudo competir en el Campeonato del Mundo de Mie logrando la 22ª posición.

[20]​ En los Juegos Olímpicos de Londres 2012 se convirtió en la única gimnasta rítmica que ha competido en dos Olimpiadas como miembro del conjunto y como individual.

[22]​[23]​ En los XVII Juegos Mediterráneos 2013 en Mersin logró la medalla de oro, tras un concurso en el que superó los 17,400 puntos en los cuatro aparatos.

[26]​[27]​[28]​[29]​[30]​ Posteriormente, en la Copa del Mundo disputada en Minsk, obtuvo la 14.ª posición en la general y la 7.ª en la final de pelota.

[42]​ En septiembre, en el Campeonato del Mundo de Esmirna, logró el 10.º puesto en el concurso general individual.

También obtuvo el 6.º puesto por equipos junto a Natalia García y Sara Llana.

Para 2015, una lesión consistente en una rotura fibrilar en el gemelo izquierdo, le hizo retrasar su inicio de temporada.

Aunque viajó en marzo al Grand Prix de Thiais, decidió a última hora no participar.

Además, Carolina alcanzaba así un total de 11 títulos nacionales en el concurso general sumando todas las categorías.

[53]​[54]​[2]​ Asimismo, fue 10.ª en la competición por equipos junto a Natalia García, Sara Llana y Polina Berezina.

El 19 de agosto quedó en la 7.ª plaza en la calificación, logrando clasificarse así para la final del día siguiente.

Rodríguez se convirtió en Río en la gimnasta rítmica más longeva en disputar los Juegos Olímpicos, al hacerlo con 30 años de edad.

[61]​ El 12 de diciembre presentó el preestreno del documental Más que plata, realizando además una exhibición.

En el libro Pinceladas de rítmica, la exgimnasta Montse Martín y su hermano Manel hablan así sobre las características como gimnasta que le atribuyen:

Además, ha sido dos veces finalista mundial con la cinta (Kiev 2013 y Esmirna 2014), en ambas con la 7.ª plaza.