Народилася в Бернабі, Британська Колумбія. Мати Барбара назвала її на честь пісні «Carrie Anne» гурту The Hollies, хіта у рік її народження. Має старшого брата Брука. У дитинстві жила з матір'ю в Ванкувері. В 11 років приєдналася до «Ванкуверського дитячого музичного театру», в старших класах вирушила на гастролі Європою з хором «Magee Secondary School». Після повернення вступила в «Американську Академію драматичного мистецтва» в Пасадені. У 1985 переїхала з Ванкувера в Торонто і стала моделлю. Завдяки моделінгу у кінці 1980-х потрапила до Японії та Іспанії.
Під час зйомок «Матриці» (до 1999 року) мала стосунки з Кіану Рівзом.
У 1999 одружилася з актором Стівеном Роєм, народила трьох дітей: Оуена (вересень 2003), Джейдена (листопад 2005; іноді Кейден) і дочку Френсіс Беатріс (квітень 2009).
Мосс — хрещена матір сина своєї найкращої подруги, акторки Марії Белло — Джека (Джексон Блю МакДермотт), а Белло хрестила старшого сина Мосс, Оуена. Дружить із Джадою Пінкетт-Сміт після співпраці у фільмах «Матриця: Перезавантаження» і «Матриця: Революція».
Мосс — веганка.
