Era la hija de Isaac Herschel y Ana Ilse Moritzen.
El trabajo como astrónoma de Caroline Lucretia Herschel no se puede disociar fácilmente del de su hermano William. Caroline dejó su país natal, Alemania, para trasladarse a Inglaterra a cuidar de la casa de su hermano y muy pronto empezó a ayudarle en sus observaciones astronómicas.
Se encargó de documentar detalladamente todas las observaciones de William y contribuyó con valiosas aportaciones a su trabajo. Llegó incluso a realizar algunos descubrimientos por sí misma, como la identificación de ocho cometas, y catalogó un total de 2.500 nebulosas. Tare a comenzada en 1780 con un telescopio de 150 mm construido por ella misma.
El 1 de agosto de 1786, cuando William estaba en Alemania, descubrió el primer cometa.
El segundo descubierto por ella, a finales de 1788, resultó ser un cometa periódico que regresaba cada 150 años.
Descubrió dos cometas en 1790 y otro a finales de 1791. Su octavo y último hallazgo fue en 1797.
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