Кэрри-Энн родилась 21 августа 1967 года в Ванкувере, Канаде. Согласно семейной легенде, будущая актриса получила свое имя в честь песни группы «Hollies» «Carrie Anne», которая была большим хитом в год ее рождения. Тяга к искусству у Кэрри-Энн обнаружилась с детства. В 11 лет девочка начала заниматься в местком детском музыкальном театре. Это стало хорошим началом для Мосс – она много гастролировала с театром и рано познала все прелести актерского труда. После школы девушка поступила в Американскую академию драматического искусства в Пасадине. В 18 лет Кэрри-Энн переехала из Ванкувера в Торонто.
Перед тем как стать актрисой, Мосс несколько лет работала официанткой, а потом стала моделью. В качестве манекенщицы Кэрри-Энн много путешествовала, и однажды оказавшись в Испании, дебютировала в телесериале «Темное правосудие» (1991 – 1993).
Вместе с этим криминальным сериалом Мосс вернулась в Лос-Анджелес и принялась строить свою актерскую карьеру. Мосс появилась в роли модели в сериале «Агентство моделей» (1994 – 1995). Затем были небольшие персонажи в других проектах, и только в 1999-ом году она получила роль, которая принесла ей широкую известность.
32-летняя актриса воплотила образ Тринити, девушки-хакера, работающей на террориста Морфеуса, в знаменитом фантастическом боевике братьев Вачовски «Матрица» (1999). Героиня Кэрри-Энн Мосс оказалась непростой красоткой – само имя ее героини «Тринити» означает Троица, а персонаж связывается с фигурой Марии Магдалины. Фильм «Матрица» стал культовым для миллионов зрителей по всему миру. Он собрал в прокате больше 463 миллионов долларов (при бюджете в 63 миллиона), а также получил четыре статуэтки премии «Оскар». Это был настоящий триумф для Кэрри-Энн. Сама актриса удостоилась номинаций на премию «Сатурн» и «Премию канала «MTV».
В том же году 32-летняя Кэрри-Энн вышла замуж за актера Стивена Ройа, от которого впоследствии родила троих детей.
После успеха «Матрицы» Мосс получила статус голливудской кинозвезды и приглашения сниматься в большое кино. В 2000-ом году она появилась в нескольких крупных проектах. В частности, сыграла главный женский персонаж у Кристофера Нолана в триллере «Помни» (2000), где работала вместе с Гаем Пирсом, и вновь оказалась на премии «Оскар», так как фильм удостоился двух номинаций.
В том же году актриса стала героиней другой успешной ленты – «Шоколад» (2000) с Жюльет Бинош и Джонни Деппом в главных ролях. За командную работу Кэрри-Энн вместе с другими актерами была отмечена Премией Гильдии киноактеров. В это же время Мосс появилась на экранах вместе с Вэлом Килмером в фантастическом триллере об астронавтах «Красная планета». Затем она приняла участие в съемках продолжений «Матрицы» - «Матрица: Перезагрузка» (2003) и «Матрица: Революция» (2003).
В 36 лет она впервые стала мамой, родив сына Оуэна в сентябре 2003 года. Следом снялась с Аароном Экхартом в «Охотнике на убийц» (2004). Затем, в ноябре 2005-ого, родила второго сына - Джейдена. В том же году молодая мама напомнила о себе в комедии «У Мини это в первый раз» (2005), где сыграла с Алеком Болдуином. А затем появилась в ряде крупных голливудских проектов в ведущих ролях – «Снежный пирог» (2006), «Зомби по имени Фидо» (2006), «Паранойя» (2007), «Нормальные» (2007) и др.
В июне 2009-ого актриса родила дочь Фрэнсис Беатрис.
Мать троих детей продолжает успешную карьеру в Голливуде.
