Carolyn Shoemaker urodziła się 24 czerwca 1929 roku w Gallup, Nowy Meksyk, USA. Shoemeker nie studiowała fizyki na uniwersytecie, uzyskała dyplomy z historii i nauk politycznych. W roku 1951 poślubiła Gene’a Shoemakera, geologa którego pasją była astronomia, późniejszego twórcę US Geological Survey Center for Astrogeology w Arizonie. To właśnie tam, po okresie wychowywania trójki dzieci, Carolyn zaczęła używać teleskopu do odkrywania planetoid i komet. Studiowała pary płyt fotograficznych wykonanych w różnym czasie, szukając obiektów różniących się wśród niezmiennego układu gwiazd. Znajdowała jedną kometę w ciągu mniej więcej 100 godzin pracy. W roku 1994 Shoemaker odkryła 32 komety, więcej niż jakikolwiek astronom żyjący w tym czasie. Najbardziej znanym odkryciem Shoemeker, dokonanym wraz z mężem i Davidem Levym w marcu 1993 roku, była kometa orbitująca wokół Jowisza. W lipcu 1994 fragmenty tej komety, o nazwie Shoemaker–Levy 9, zderzył się z Jowiszem, tworząc wyraziste czarne blizny w atmosferze gigantycznej planety.