Caroline McWilliams nació el 4 de abril de 1945 en Seattle, Washington. Comenzó su carrera actoral en Nueva York en la década de 1970, haciendo principalmente trabajo en teatro. En la década siguiente, se trasladó a Los Ángeles y comenzó a trabajar en televisión, apareciendo en programas como "St. Elsewhere", "Designing Women" y "The Bold and the Beautiful".
En 1994, McWilliams fue diagnosticada con cáncer de pulmón, pero continuó trabajando en televisión hasta su fallecimiento el 11 de febrero de 2010 a los 64 años de edad. Durante su carrera, recibió un premio Emmy y participó en más de 100 producciones en televisión y cine.
Caroline McWilliams y Michael Keaton tuvieron una relación amorosa en los años 80. Se conocieron mientras trabajaban juntos en la serie de televisión "Working Stiffs" en 1979. Durante su relación, también trabajaron juntos en la película "The Squeeze" en 1987.
La relación de McWilliams y Keaton duró aproximadamente cinco años, pero finalmente terminaron en buenos términos. En ese momento, Keaton estaba en la cima de su carrera gracias a su papel protagónico en la película "Batman" en 1989, y McWilliams continuó trabajando en la televisión y el cine.
Después de su ruptura, McWilliams estuvo casada con Michael Tolan hasta su muerte en 1994. Keaton ha tenido varias relaciones amorosas a lo largo de los años y actualmente está en una relación con la actriz británica, Sarah Roemer.