Родился 17 сентября 1960 г.

Получил степень бакалавра в университете Вашингтона в Сент-Луисе, а затем степень PhD по иммунологии в университете Тафтс.

Профессор молекулярной биологии, генетики и медицинской генетики в Висконсинском университете в Мадисоне. Он изучает эволюцию цис-регуляции в контексте биологии развития, используя дрозофил в качестве модельных организмов. Работает исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза (HHMI), с 2010 года является также вице-президентом HHMI по естественно-научному образованию.

Кэррол — первопроходец в области эволюционной биологии развития (англ. «evo-devo»). Он также автор книги «Бесконечное число самых прекрасных форм. Новая наука эво-дево и эволюция царства животных» (Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom), одной из первых научно-популярных книг, охватывающих эту область. Также раз в месяц в New York Times выходит его авторская колонка под названием «Примечательные создания». Он твердо убежден в приоритете цис-регуляторной эволюции в контексте морфологической эволюции.

Также Кэррол — автор книги «Приспособиться и выжить! ДНК как летопись эволюции» (The Making of the Fittest: DNA and the Ultimate Forensic Record of Evolution), в которой он аргументирует несомненное существование естественного отбора, приводя в пример многочисленные образцы участков ДНК, которые недавно удалось проследить от ныне живущих видов до давно вымерших.

В 2012 был награжден институтом Франклина медалью Бенджамина Франклина в области биологии.