Medina đại diện cho Aragua ở cuộc thi Hoa hậu Venezuela 2010 vào ngày 28 tháng 10 năm 2010 và giành vương miện Hoa hậu Trái Đất Venezuela 2010.[3][4][5] Trong phần thi ứng xử của Top 4 Hoa hậu Trái Đất 2011, cô gặp một chút rắc rối về câu trả lời của mình. Cuối cuộc thi, cô giành vương miện Hoa hậu Lửa (tương đương Á hậu 3). Caroline cũng từng chiến thắng Reina Hispanoamericana, được tổ chức ở Santa Cruz, Boliviavào ngày 4 tháng 10 năm 2010.[6][7] Trước đó, vào ngày 6 tháng 8 năm 2009, cô cũng chiến thắng Siêu mẫu Tuổi teen Venezuela 2009 ở Caracas (Venezuela).[8]