Carola Lilienthal hat das Studium der Informatik im August 1995 an der Universität Hamburg abgeschlossen und dort im Januar 2008 promoviert. Von 1995 bis 1998 und 2004 bis 2008 war sie wissenschaftliche Mitarbeiterin im Department für Informatik der Universität Hamburg. Mit Heinz Züllighoven und Guido Gryczan arbeitet Carola Lilienthal seit 1995 zusammen und war in den ersten Jahren freiberuflich als Beraterin und Trainerin tätig. Für die C1 WPS berät sie seit Januar 1999 als Senior Software-Architektin Kunden im Bereich Softwarearchitektur, Qualitätssicherung, objektorientierter Anwendungsentwicklung und agiler Software-Entwicklung. Außerdem verfügt sie über mehrjährige Erfahrung in der Leitung von Entwicklungsvorhaben im Kundenauftrag.

Im Januar 2009 wurde Carola Lilienthal zum Mitglied der Geschäftsleitung der C1 WPS ernannt und ist Themenverantwortliche für das Software-Architekturbüro. Seit dem Wintersemester 2009 ist Carola Lilienthal Vertretungsprofessorin für Softwaretechnik an der Universität Hamburg. Sie hat außerdem einen Lehrauftrag an der Hamburger Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW).