Carme Montoriol i Puig neix a Barcelona el 1893 en el si d'una família burgesa d'origen empordanès. Per part de pare està emparentada amb l'enginyer i intel·lectual Narcís Monturiol, per part de mare amb l'escriptor i polític Josep Puig Pujades. Tot i néixer i viure a Barcelona, es considera figuerenca i empordanesa, i així ho manifesta en diverses ocasions.

Creix en un entorn intel·lectual i artístic, i rep l'educació femenina típica de la burgesia liberal de l'època. Des de la infància, sent una fascinació especial pel teatre i participa en diverses funcions familiars i amateurs. Estudia música, i cap als vint anys inicia la carrera de concertista de piano, com a solista i amb el trio format per ella, la seva germana Lina al violí i M. Cassadó al violoncel. Actuen en diverses sales de Catalunya, entre elles el Palau de la Música Catalana.

També s'interessa per l'escriptura, i fa els primers poemes pels volts de 1920, alguns d'ells recitats en públic o publicats en revistes de l'època. L'hàbit de la lectura li desperta l'interès per les llengües: participa en els primers cursos de català que Pompeu Fabra impartia a l'Institut d'Estudis Catalans, i arriba a dominar, a més del català i del castellà, el francès, l'anglès, l'alemany i l'italià. El coneixement d'aquestes llengües i la sòlida formació intel·lectual que va adquirint amb el temps, la porten a apreciar els grans pensadors i escriptors europeus, i molts cops a traduir-los, pel pur plaer de fer-ho.

El reconeixement li arriba amb la publicació de la traducció completa, en vers i seguint l'estructura original, de tots els sonets de Shakespeare. La traducció, dedicada a Pompeu Fabra, apareix el 1928 i causa un gran renou entre el món intel·lectual català, sorprès del reeiximent d'un projecte tan dificultós. La mateixa traductora, en la introducció, ens diu "Enamorada d'aquesta obra de Shakespeare, vaig transcriure al català, i per a mon sol plaer, alguns dels Sonets, triats precisament entre aquells que encara no havien estat mai traduïts. En tenia una trentena, quan un dia, a l'Institut d'Estudis Catalans, vaig llegir-los al meu estimat mestre Pompeu Fabra, el qual, benevolent, volgué no trobar-los massa dolents, i m'encoratjà a continuar-ne la traducció, amb el propòsit, fixat des d'aquell moment, que aquesta fos completa. La tasca era llarga i difícil, i confesso que sovint havia de flaquejar i creure que no arribaria a dur-la a terme".

Després del ressò obtingut amb la traducció dels sonets augmenta la seva activitat literària. Com a traductora, el 1930 publica l'obra teatral Cimbel·lí de W. Shakespeare, i l'any següent la traducció de la novel·la Daphne Adeane de M. Baring. L'any 1935 publica La nit de Reis o el que vulgueu, una comèdia romàntica de Shakespeare que té un gran èxit en les seves representacions. La majoria de les seves traduccions, tanmateix, resten inèdites, com les traduccions de l'anglès al català de diverses obres de Lord Byron, John Milton, Oscar Wilde i Rudyard Kipling; poemes de Maria Teresa Canals, Carme Guasch, Josep M. De Sagarra, Josep Carner i Francesc Pujols, traduïts del català al francès; obres d'Alexandre Dumas i Anatole France del francès al català; i l'obra teatral La vita che ti diedi de Luigi Pirandello, que tradueix al català.

El 20 de gener del 1930 Carme Montoriol inicia la trajectòria com a dramaturga, amb l'estrena al Teatro Novedades de Barcelona, de la comèdia dramàtica en tres actes L'abisme, que tracta sobre l'enfrontament entre una mare i una filla enamorades del mateix home. L'estrena crea una gran expectació pel fet que l'autora era dona i hi plantejava un tema poc convencional. El 1932 publica Teresa o la vida amorosa d'una dona, la seva única novel·la, on planteja els dubtes morals d'una dona casada i l'ensopiment de la seva vida quotidiana. El 25 de gener del 1934, al Teatre Poliorama de Barcelona, estrena el drama en tres actes L'huracà, que explora els sentiments d'una mare vídua, jove i atractiva, enamorada del seu propi fill, i la tensió sexual que això genera. El 1936 publica el recull de narrativa breu Diumenge de Juliol, i estrena dues obres teatrals, Avarícia, representada al Teatre Novedades, una comèdia dramàtica on tracta l'amor paterno-filial i la cobdícia; i Tempesta esvaïda estrenada al Teatre Nou de Barcelona, una comèdia lírica amb música de Joaquim Serra, on descriu una trama amorosa ambientada en la vida marinera. Totes les obres teatrals menys aquesta última surten publicades a la col·lecció quinzenal "Catalunya Teatral" de la llibreria Millà.

La influència dels drames d'Ibsen i de les teories freudianes són clares en totes les seves obres de creació. L'autora s'endinsa en la introspecció psicològica dels personatges i en planteja el debat moral intern i l'educació sentimental. En aquest sentit, l'aposta per temes poc convencionals, considerats incòmodes i atrevits –doblement atrevits per ser una dona qui els plantejava–, i l'ús d'un llenguatge modern i culte, suposa una important aportació a l'intent de renovació de l'escena teatral catalana del moment.

Cal destacar també la seva tasca de dinamització cultural. Pronuncia conferències a l'Ateneu de Figueres, a l'Ateneu Enciclopèdic Popular de Barcelona, a l'Ateneu Barcelonès i al Club Femení d'Esports de Barcelona, amb temes tan diversos com "Les relacions entre l'home i la dona", "La vida i l'obra de Shakespeare", "El teatre d'Ibsen", "La poesia japonesa", "La cançó popular", "La vida de dos compositors romàntics, Chopin i Liszt" i "La Renaixença literària catalana", entre d'altres. De conviccions feministes, promou la millora de l'educació femenina i la igualtat de gènere. També dirigeix l'entitat cultural femenina Lyceum Club de Barcelona.

L'inici de la Guerra Civil espanyola marca la fi de la seva trajectòria. Durant la guerra treballa com a secretària de la Conselleria de Cultura, i tradueix No passaran! (1937) d'Upton Sinclair, editada en català pel Comissariat de Propaganda de la Generalitat de Catalunya. Amb l'entrada de les tropes franquistes a la Ciutat Comtal s'exilia a Lió, França, però s'hi està poc més d'un any. L'any 1940 retorna a Barcelona, on cuida la seva mare malalta, llegeix i escriu de tard en tard, principalment poesia. Totes les obres d'aquesta època resten inèdites.

Carme Montoriol mor a Barcelona el 26 de juliol del 1966.