C. carolinus được phân bố khá rộng rãi ở khu vực Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương. Đây là loài có phạm vi phân bố rộng nhất trong chi Calotomus. Chúng được tìm thấy từ bờ biển phía nam Oman và dọc theo vùng duyên hải Đông Phi, trải rộng về phía đông đến tận quần đảo Revillagigedo và quần đảo Galapagos ở bờ đông của Thái Bình Dương. Ở phía bắc, giới hạn tới quần đảo Ryukyu và quần đảo Ogasawara; về phía nam đến Rạn san hô Great Barrier và New Caledonia[1][2].

C. carolinus thường sống xung quanh các rạn san hô hoặc những bãi đá ngầm ở độ sâu khoảng 2 – 30 m. Ngoài ra, C. carolinus cũng ưa sống ở những khu vực nhiều đá dăm và cỏ biển[1][2].