Maria Carolina được sinh ra tại Cung điện Vương thất Torino, là người con thứ mười và con gái thứ sáu của Vittorio Amadeo III của Sardegna và María Antonia Fernanda của Tây Ban Nha, bấy giờ là Công tước và Công tước phu nhân xứ Savoia.

Maria Carolina có năm người chị gái, trong đó có hai người chị gả cho cháu nội của Louis XV của Pháp: Maria Giuseppina kết hôn với Louis XVIII của Pháp (bấy giờ là Bá tước xứ Provence) vào năm 1771 và Maria Teresa kết hôn với Charles X của Pháp (bấy giờ là Bá tước xứ Artois) vào năm 1773. Anh chồng của hai người chị gái của Maria Carolina là vị Quốc vương xấu số Louis XVI của Pháp.

Trng sáu người anh em của Maria Carolina, có ba người trở thành Quốc vương Sardegna thuộc dòng chính của Vương tộc Savoia: Carlo Emanuele IV, Vittorio Emanuele I và Carlo Felice I của Sardegna. Cha của của Maria Carolina trở thành Quốc vương Sardegna vào năm 1773 sau khi ông nội Vương nữ là Carlo Emanuele III của Sardegna, người đã cai trị Vương quốc trong 43 năm, qua đời.

Vittorio Emanuele III quyết định rằng Maria Carolina sẽ kết hôn với Anton của Sachsen, bấy giờ là Tuyển hầu Trữ quân xứ Sachsen, người thừa kế tước hiệu Tuyển hầu xứ Sachsen. Anton là con trai thứ năm của Friedrich Christian I xứ Sachsen và Maria Antonia xứ Bayern. Thông qua cha, Anton cũng là anh họ của Louis XVIII của Pháp và Charles X của Pháp, hai người anh rể của Maria Carolina. Bản thân Maria Carolina và Anton cũng là anh em họ của Carlos IV của Tây Ban Nha và Ferdinando I của Hai Sicilie, trong đó Maria Carolina có họ hàng thông qua mẹ là María Antonia Fernanda của Tây Ban Nha và Anton có họ hàng thông qua cha. Maria Carolina còn có một người họ hàng trứ danh là Maria Teresa Luisa của Savoia, Thân vương phi xứ Lamballe. [1]

Bất chấp lời cầu xin của Maria Carolina, Vương nữ đã phải kết hôn ủy nhiệm tại Palazzina di caccia di Stupinigi vào ngày 29 tháng 9 năm 1781, sau đó là một buổi lễ khác ở Dresden vào ngày 24 tháng 10 năm 1781 với sự tham gia của chú rể. Lễ mừng đám cưới ở Savoia được tổ chức rất xa hoa với các bữa tiệc tại Cung điện Torino nơi Vương nữ được sinh ra và tại Cung điện Gontieri.[2]

Maria Carolina rời quê nhà một cách miễn cưỡng vào tháng 9 năm 1781. Gia đình Vương nữ đã đi cùng Maria Carolina đến Vercelli khi cô phải đẩy ra khỏi xe để khởi hành. Nó đến Augsburg, nước Đức ngày nay vào ngày 14 tháng 10. Tại Sachsen, Maria Carolina được liệt vào hàng những quý phu nhân có địa vị cao quý nhất trong triều đình. Người phụ nữ có địa vị cao nhất là Amalie xứ Zweibrücken-Birkenfeld-Bischweiler, vợ của Friedrich August I của Sacchsen, bấy giờ là Tuyển hầu xứ Sachsen với trị hiệu là Friedrich August III.

Không hạnh phúc tới tại nơi ở mới, Maria Carolina mắc bệnh đậu mùa và qua đời ở Dresden vào ngày 28 tháng 12 năm 1782. Được yêu mến tại quê nhà, Maria Carolina được nhớ đến trong một bài hát dân ca xưa được sáng tác để vinh danh Vương nữ sau khi qua đời:

"Principessa Maria Carolina Antonietta
di Savoia! Lo sposo da me scelto v'aspetta:
il Duca di Sassonia: Marcantonio Clemente."
...Così parlava il padre, il Re, solennemente

— Guido Gozzano, Poesie Sparse, Carolina di Savoia.[3]

Sau khi Maria Carolina qua đời, Anton tái hôn với Maria Theresa Josepha của Áo và có bốn người con nhưng tất cả đều qua đời khi còn nhỏ. Anton trở thành Quốc vương Sachsen vào năm 1827 ở tuổi 71. Maria Carolina được chôn cất tại hầm mộ số 30 ở Thánh đường Dresden, Dresden.