La familia tuvo que mudarse al palacio de Amalienborg, donde ella pasó su infancia.
El rey Federico VI y la reina María Sofía no tuvieron hijos varones que sobrevivieran a la infancia.
Esto hizo que Carolina y su hermana, Guillermina María, fueran apartadas de la sucesión al trono debido a la ley sálica, que no le permitía a las mujeres reinar.
A pesar de esto, a Carolina se la consideraba princesa heredera antes de su matrimonio, como la hija mayor del rey, aunque no ostentó el título formalmente.
En 1812, Carolina fue comprometida con su tío, Carlos de Hesse-Kassel, pero él murió en 1814 sin haberse podido casar con la princesa.
Su rostro quedó desfigurado y la mitad de su cabello resultó quemado.
Carolina fundó un manicomio en Aarhus en 1836, y se convirtió en patrona de Vallø Stift en 1852.
Carolina y su marido vivieron en el Palacio Bernstorff en la calle Bredgade, que había sido renovado para ellos por órdenes de Federico VI, pero no tuvieron un papel relevante en la corte real.
Eventualmente Carolina viviría armoniosamente con su marido; toleraba sus infidelidades y problemas financieros.