Карла Петерсон родилась 6 апреля 1974 года в городе Кордова, Аргентина, в семье инструктора авиации и адвоката. Через три года после рождения дочери, родители приняли решение вернуться в родную Швейцарию. Позже в семье родились еще две девочки.
С детства у Карлы была мечта стать актрисой. Учителем будущей звезды был Мигель Герберов. Этот человек сыграл большую роль в ее развитие как актрисы сцены классического театра. Мигель был ее руководителем в таких постановках как: «Зимняя сказка», «Все хорошо, когда хорошо кончается», «Как Вам это нравится» Шекспира, «Замок» Кафки.
Когда Карле было восемнадцать лет, она уехала в город Нью-Йорк, США. Спустя некоторое время она перебралась в Лос-Анджелес, штат Калифорния, где училась танцевать джаз, чечетку в «Broadway Dance Center», руководителями которого были Кэти Теран и Адольфо Колке. Также она брала уроки пения у Норы Фейман.
Карла приняла участие в фестивале в Германии в 2004 году с постановкой пьесы, по Шекспиру на испанском языке. Первый дебют на телевидении в 1992 году состоялся в программе 9 канала «Dance Party». Она приняла участие в сериале «Русские горки» в 1994-1995 годах. После этого ей стали активно приходить приглашения в другие проекты.
Огромную популярность она приобрела благодаря роли Констанции Инсуа, которую исполнила в телесериале «Ты моя жизнь» 2005 года. Этот сериал имел большие рейтинги и был показан в том числе на российских телеэкранах. Но главной ее ролью стала роль Лолы в сериале «Lalola». Это картина о заядлом бабнике, которого превратила в женщину одна из его отвергнутых женщин. Ему пришлось испытать все прелести пребывания в женском обличии.
Неоднократно актрису номинировали на премию «Martin Fierro», в том числе как «лучшую актрису комедии» вместе с Моникой Айос в 2006 году. В 2007 году актриса получила первые награды за роль Лолы, как лучшая комедийная актриса. Премию «Clarin» и «Martin Fierro» - кинопремии Аргентины.
Позже Карла снялась в сериале «Успещные Пельсы». В 2008 году Карла снялась в своем первом фильме под названием «Окно». Также актриса согласилась озвучивать мультипликационный фильм Рататуй. Петерсон участвовала в нескольких рекламных роликах – «Sedal», а также «Sunsilk» в России.
С 2011 Карла снялась в нескольких сериалах «Год, чтобы вспомнить», «Уникальные», «Принудительные времена», «Терапия» которые с переменным успехом шли на Аргентинском телевидении. Также вышли несколько полнометражных фильмов, один из них «Два плюс два» был запущен в российский прокат в 2013 году.
Карла продолжила играть в театре в постановках с участием своей подруги Грисельды Сицилиани в спектакле «Глупое сердце», с Адрианом Суаром в постановке «Война двух роз», Хуаном Минухином в спектакле «Венера в мехах». Третью награду «Martin Fierro» ей принес в 2015 году сериал «Красотки», ставший триумфатором этой премии.
На протяжении двух лет у Карлы был роман с актером Майком Амигорена, но эти отношения закончились. Некоторое время спустя актриса встретила свою настоящую любовь - бывшего министра экономики Аргентины Мартина Лусто. Они поженились в 2012 году, а в январе 2013 года у них родился сын Гаспар.