Nacida en Sevilla, desde muy pequeña se vio envuelta en el mundo del teatro y la danza, apareciendo como bailarina a los doce años en el espectáculo Rapsodia española, junto a Paquita Rico y Ana Esmeralda. También participó en algunos grupos de baile, donde coincidió con Enrique Castro y Paco Reyes. Su primera película fue 'Jalisco canta en Sevilla', en 1948, junto a Jorge Negrete. Más tarde participó en 'La guitarra de Gardel' (1949), 'Filigrana', 'Cuentos de la Alhambra', 'La revoltosa' y 'El sueño de Andalucía', película que coprotagonizó con Luis Mariano.
A partir de los años 50, interpretó 'La hermana San Suplicio', 'Un caballero andaluz', 'Violetas imperiales', 'La bella de Cádiz', 'La pícara molinera', 'Congreso en Sevilla' y 'La fierecilla domada'. Por aquel entonces, Carmen Sevilla se ganó el favor de la crítica internacional protagonizando el film francés 'El amor de Don Juan'.
Su carrera profesional se relanzó en los años 90 gracias a su faceta televisiva en programas como 'Telecupón' (Telecinco), 'Queridos presentadores' (Antena 3) o 'Cine de barrio' (TVE). Siempre destacó por su naturalidad, simpatía y cercanía ante las cámaras.
Más tarde, en 1999, la actriz protagonizó la serie 'Ada Madrina', en Antena 3, donde compartía reparto con Jesús Puente. Presentó, junto a Juan Y Medio, el espacio 'Nuestras canciones', para los canales autonómicos y Vía Digital.
Su última etapa televisiva se inició a finales de 2003, año en que TVE la contrató para presentar Campanadas de fin de año. En 2004 comenzó a presentar el programa Cine de Barrio en TVE hasta 2010, año en que fue diagnosticada de Alzheimer.
Carmen Sevilla era una enamorada de nuestras islas, donde se desplazó en varias ocasiones para disfrutar de unos días de vacaciones. De hecho, fue galardonada con el Micrófono de Plata en Menorca.