Carol Creighton Burnett wurde am 26. April 1933 in San Antonio, Texas, geboren. Als einzige Tochter alkoholkranker Eltern lebte Carol schon früh bei ihrer Großmutter. Aufgewachsen in einer Pension in Hollywood, Kalifornien, machte Carol Burnett ihren Mangel an Freunden wett, indem sie eine imaginäre Schwester nach dem Vorbild von Shirley Temple erschuf. In späteren Jahren gestand sie, sich verkleidet zu haben und in der Pension herumzulaufen, um Nachbarn dazu zu bringen, zu glauben, dass die Schwester echt sei.
Nach ihrem Abschluss an der University of California bekam Carol Burnett einige Nebenrollen, hauptsächlich im Theater, bevor sie nach New York City zog, um die Comedy-Club-Szene in Angriff zu nehmen. Sie wechselte schließlich zu kleinen Fernsehrollen und trat häufig in Varieté-Shows auf. In solchen Shows wurde Burnett für ihre Gesangsparodie „I Made a Fool of Myself Over John Foster Dulles“ bekannt. Während dies zu einer Rolle in der kurzlebigen Sitcom Stanley und anderen Fernsehspots führte, hatte Carol Burnett erst 1959 ihren großen Durchbruch.
Carol Burnett wurde fast gleichzeitig in dem Musical Once Upon a Mattress und in der Garry Moore Show gecastet. Während beide Rollen hochgelobt wurden, war es die Fülle von Charakteren, die sie in der Moore Show spielte, die Burnett 1962 schließlich einen Emmy einbrachte. Ihre enge Freundin Lucille Ball bot ihr ihre eigene Sitcom an, lehnte jedoch ab, aus Angst, in eine Falle zu geraten einzelnes Zeichen. Stattdessen fuhr Carol Burnett mit seltsamen Comedy-Rollen fort, bis CBS sie für ihren eigenen Varieté-Act, The Carol Burnett Show, verpflichtete. Die Show wurde sofort ein Hit und erhielt 22 Emmy Awards.
Die Carol Burnett Show lief bis 1978. Nachdem die Produktion eingestellt wurde, konzentrierte sich Burnett auf kleine Fernsehrollen, sowohl Komödie als auch Drama. Mitte der 1990er Jahre bekam sie eine wiederkehrende Rolle als Theresa Stemple, die Mutter von Helen Hunts Charakter in der erfolgreichen Sitcom Mad About You. Sie hatte auch kurze Cameo-Auftritte in All My Children, Fresno, Mama’s Family und in jüngerer Zeit in Desperate Housewives.
Carol Burnett war dreimal verheiratet und hatte drei Töchter. Ihre Älteste, Carrie Hamilton, starb im Januar 2002 an Lungenkrebs. Carol lebt mit ihrem dritten Ehemann, dem Musiker Brian Miller, auf Hawaii.