Caroline Marçot est née le 15 novembre 1974 à Paris. Compositrice et chanteuse française, elle consacre l'essentiel de sa production à la musique vocale, qu'elle aborde aussi bien en ensemble qu'en soliste, et exerce également comme directrice artistique d'ensembles vocaux.
Sa formation est d'abord instrumentale et théorique : de 1989 à 1995, elle obtient à l'École nationale de musique et de danse d'Orsay ses premières médailles de formation musicale, piano, musique de chambre, analyse et écriture. Elle poursuit au Conservatoire à rayonnement régional de Paris, où elle décroche les premiers prix d'harmonie et de contrepoint. Admise en 1996 au Conservatoire national supérieur de musique et de danse de Paris, elle y obtient successivement les premiers prix d'analyse, de contrepoint « Renaissance », ainsi que des récompenses en esthétique, écriture du XXe siècle, harmonie, orchestration et acoustique musicale. Elle complète ce parcours par un cursus de musicologie à l'université Paris-Sorbonne (2000). Parmi ses maîtres figurent notamment Alain Louvier, Rémy Stricker et Édith Lejet.
Son langage, généralement centré sur la vocalité — y compris lorsqu'elle recourt aux instruments —, développe fréquemment une polychoralité traitée de manière contemporaine. Il se nourrit d'influences variées : les polyphonies médiévales et de la Renaissance (Roland de Lassus, Luca Marenzio), le chant grégorien, mais aussi la pensée spectrale. Le choix du texte est pour elle un fondement de l'écriture, et elle puise dans une grande diversité de langues, du français au latin en passant par l'italien, l'espagnol, l'allemand ou l'arabe.
Interprète, elle a chanté au sein de la Maîtrise de Radio France (1995-1998), puis des Cris de Paris (à partir de 2000) et de l'ensemble Mora Vocis (à partir de 2003), consacré aux voix de femmes. Elle a cofondé en 2010 l'ensemble L'Échelle, qu'elle dirige à partir de 2015. Son catalogue comprend notamment des madrigaux et motets tels que Crux, le cycle Nun à caractère polychoral, et des pièces inspirées de textes sacrés comme Nigra sum. Son cycle Ma a été enregistré par l'ensemble La Main Harmonique sous la direction de Frédéric Bétous, en dialogue avec les Sacrae Cantiones de Carlo Gesualdo. Plus récemment, elle a composé Chalk Line (2025), hommage à Joséphine Baker, créé par la mezzo-soprano Adèle Charvet.
Lauréate de la Fondation Natexis Banques Populaires en 2003, Caroline Marçot a reçu en 2021 le prix symphonique Georges-Enesco de la Sacem pour l'ensemble de son œuvre.