Da der Vater von Carey Mulligan ein erfolgreicher Hotelmanager war, zog die Familie 1988 nach Deutschland, wo der Vater sich um das Management von Luxushotels in Europa kümmerte. Sie verbrachte ihre Kindheit in der künstlichen Welt von Rezeptionen, Zimmerservice und Schokolade auf dem Kopfkissen. Nach eigenen Angaben war sie ein schüchternes Mädchen und wirkte bis zum Alter von 15 Jahren eher burschikos als feminin. Ihr erster Film, "Stolz und Vorurteil", nach einem Roman von Jane Austen, brachte ihr trotzdem die Aufmerksamkeit der Kritiker und des britischen Publikums ein und fortan war Carey Mulligan in verschiedenen Fernsehproduktionen zu sehen. Für ihre Rolle als 16 jährige Jenny in "An Education" erhielt sie viel Lob, Nominierungen für den Oscar, den Golden Globe und kannte schließlich einen BAFTA-Award gewinnen.
In Oliver Stones "Wall Street: Geld schläft nicht" spielte sie die weibliche Hauptrolle neben Michael Douglas und begann eine Liaison mit Schauspielkollegen Shia LaBeouf, die jedoch nur wenige Monate anhielt. Ihre nächste Liaison ging im Oktober 2011 durch die Presse, als sie sich mit Marcus Mumford, einem britischen Folkrockmusiker, verlobte. Im April 2012 heirateten die beiden schließlich. 2012 war Carey Mulligan aber trotzdem weiter fleißig: Sie war in gleich zwei Hauptrollen in großen Kinofilmen zu sehen, in "The Great Gatsby" unter der Regie von Baz Luhrmann und als Eliza Doolittle im "My Fair Lady" Remake.