В 1940 году под псевдонимом Мариза Арли она дебютировала на сцене – в «Федре». В театре ее увидел режиссер Анри-Жорж Клузо, предложил актрисе роль в своем фильме «Кошка» по роману Колетт. Проект не состоялся, но Мариза все равно вскоре оказалась на съемочной площадке. Она привлекла внимание своей необыкновенной красотой в фильме Ришара Потье «Ферма волков» (1943), впрочем до конца сороковых оставаясь на вторых ролях.

Слишком сентиментальная, Мартина Кароль была несчастна, потому что в поисках страстей каждый раз находила только разочарование. После того как в 1947 году закончился ее роман с женатым актером Жоржем Маршалем, она бросилась в Сену. Ее спас водитель такси. Кароль неожиданно преуспела в саморекламе, размах которой не могла предугадать. К скандальной известности добавилась удачная пластическая операция (выпрямление носа) и роль, написанная будто специально для нее, в фильме «Каролина, дорогая» (1951) Ришара Потье. Кароль мгновенно стала звездой, но ее слава основывалась прежде всего на ее внешней привлекательности, щедро эксплуатируемой экраном (целая череда псевдоисторических картин с налетом эротизма – «Лукреция Борджиа», 1953, «Мадам Дю Барри», 1954, «Нана», 1955 – все сняты ее вторым мужем Кристиан-Жаком).

Она также снималась у Рене Клера («Ночные красавицы», 1952), в Италии у Альберто Латтуады («Пансионерка», 1954). Критики превозносили ее Лолу Монтес (в фильме Макса Офюльса 1955 года), но публика, казалось, не заметила фильм вовсе. Знаменитая некогда куртизанка, которая, чтобы выжить, стала работать в цирке – эту роль Мартина играла так, как никогда в жизни. Но картина с треском провалилась в прокате, а карьера актрисы неожиданно замерла.    

Фильмы «Натали – секретный агент» (1959) Анри Декуэна, «Аустерлиц» (1960) Абеля Ганса, где она играла Жозефину, «Король фальшивомонетчиков» (1961) Жиля Гранжье и «Ванина Ванини» (1961) Роберто Росселлини были лишь моментами возврата в прошлое, без надежды на успех в будущем. Мартине Кароль было под сорок, когда появилась Бардо. Как перед свежестью и энергией Бриджит могла устоять карьера Кароль, основанная, прежде всего, на красоте и сексуальности? Мартина все больше и больше пила. Она злоупотребляла медикаментами, чтобы заглушить боль от травмы, полученной на съемочной площадке «Натали – секретного агента». Ее личная жизнь тоже не складывалась.  

Впервые Кароль вышла замуж в 1948 году за Стива Крэйна. Они развелись через пять лет. Ровно столько же продержался брак с режиссером Кристиан-Жаком, который был старше актрисы на 16 лет. В 1959-м Кароль сочеталась браком с молодым врачом Андре Руве, но супруги расстались в 1962-м. Четыре года спустя Мартина вышла замуж за друга своего первого мужа, английского миллионера Майка Эланда и, казалось, на этот раз все шло хорошо. 

Но 6 февраля 1967 года, вернувшись в два часа ночи в их номер в «Парижском отеле» Монте-Карло, Эланд нашел жену мертвой на полу ванной комнаты. Медикаментозная передозировка или сердечный приступ – это осталось тайной, которую актриса унесла с собой. Однако трагедия и на этом не закончилась. Газеты написали, что Кароль была похоронена вместе со всеми своими драгоценностями, и вскоре могила актрисы на кладбище Пер-Лашез была вскрыта неизвестными. В конце концов, гроб с телом актрисы был перезахоронен на уединенном кладбище в Канне.

Избранная фильмография актрисы: 

1961. ВАНИНА ВАНИНИ /VANINA VANINI/, реж. Роберто Росселлини

1961. КОРОЛЬ ФАЛЬШИВОМОНЕТЧИКОВ /CAVE SE REBIFFE, LE/, реж. Жиль Гранжье

1960. ФРАНЦУЖЕНКА И ЛЮБОВЬ /FRANCAISE ET L'AMOUR, LA/, реж. Кристиан-Жак и др.

1960. АУСТЕРЛИЦ /AUSTERLITZ/, реж. Абель Ганс

1959. НАТАЛИ – СЕКРЕТНЫЙ АГЕНТ /NATHALIE, AGENT SECRET/, реж. Анри Декуэн

1957. НАТАЛИ /NATHALIE/, реж. Кристиан-Жак

1956. ВОКРУГ СВЕТА ЗА 80 ДНЕЙ /AROUND THE WORLD IN EIGHTY DAYS/, реж. Майкл Андерсон

1955. ЛОЛА МОНТЕС /LOLA MONTES/, реж. Макс Офюльс

1955. НАНА /NANA/, реж. Кристиан-Жак  

1954. ЕСЛИ БЫ ВЕРСАЛЬ ПОВЕДАЛ О СЕБЕ /SI VERSAILLES M'ÉTAIT CONTÉ/, реж. Саша Гитри

1954. МАДАМ ДЮ БАРРИ /MADAME DU BARRY/, реж. Кристиан-Жак  

1954. ПАНСИОНЕРКА /SPIAGGIA, LA/, реж. Альберто Латтуада

1953. КАПРИЗ ДОРОГОЙ КАРОЛИНЫ /CAPRICE DE CAROLINE CHERIE, UN/, реж. Жан Девевр

1953. ЛУКРЕЦИЯ БОРДЖИА /LUCREZZIA BORGIA (LUCRECE BORGIA)/, реж. Кристиан-Жак  

1952. НОЧНЫЕ КРАСАВИЦЫ /BELLES DE NUIT, LES/, реж. Рене Клер

1952. ВОСХИТИТЕЛЬНЫЕ СОЗДАНИЯ /ADORABLE CREATURES/, реж. Кристиан-Жак  

1951. КАРОЛИНА, ДОРОГАЯ /CAROLINE CHERIE/, реж. Ришар Потье

1949. ВЕРОНСКИЕ ЛЮБОВНИКИ /AMANTS DE VERONE, LES/, реж. Андре Кайатт

1947. УДИВИТЕЛЬНОЕ ПУТЕШЕСТВИЕ /VOYAGE SURPRISE/, реж. Пьер Превер

1943. ФЕРМА ВОЛКОВ /FERME AUX LOUPS, LA/, реж. Ришар Потье