Pauline Carton est la fille d'un ingénieur des chemins de fer. Elle est issue d'une famille adepte du saint-simonisme.
Connue pour son humour caustique et son accent populaire, elle venait pourtant d'une famille bourgeoise.
Si elle n'a jamais été mariée, on lui connaît une liaison, avec le poète et écrivain suisse Jean Violette qu'elle adorait. Il se rencontrèrent en 1914 et restèrent ensemble 50 ans, jusqu'au décès de ce dernier. Elle refusa de se marier, même après le divorce de Jean Violette, et elle n'eut pas d'enfants.
Contrairement aux rôles de servantes qu'on lui confiait souvent, elle avait horreur des contraintes domestiques et des tâches ménagères. A la mort de sa mère, dont elle était très proche, elle s'installa à l'hôtel Saint-James et Albany à Paris 1er, où elle louait une chambre.
Pour l'anecdote, son frère, Alfred Biarez, épousa la soeur de Gustave Ferrié, général et savant français.
Elle s'engage très jeune dans le théâtre, jouant devant sa famille et ses amis. Une passion partagée par sa mère qui l'emmène presque tous les jours au théâtre. Elle réussit à se faire engager sans aucune expérience et sans rémunération (pourvu qu'elle soit sur scène!) à l'âge de 20 ans dans la pièce de Pierre Wolff, Le Ruisseau. Elle y est une fille de petite vertu dont elle utilisera le nom pour la scène.
Pauline participe à des revues de music-hall et joue dans des opérettes. C'est dans l'une d'elles, Toi, c'est moi, d'Henri Duvernois et Moyses Simons, qu'elle fait un « tube » en chantant en duo avec René Koval : Sous les palétuviers (1934).
Parmi les chansons qu'elle a chantées, on note qu'à 87 ans, elle enregistre son premier disque : "J'ai un faible pour les forts".
C'est en 1907 que Pauline Carton débute au cinéma dans des rôles de second plan dont elle devient une spécialiste.
On la voit dans Blanchette, de René Hervil (1921), Feu Mathias Pascal, de Marcel L'Herbier (1925), Éducation de prince, d'Henri Diamant-Berger (1927), Le Sang d'un poète, de Jean Cocteau (1930) et dans Nuits de Princes (1937).
Le passage du muet au parlant n'interrompt pas sa carrière, elle continue de jouer des rôles de soubrettes, de concierges ou de mégères.
Elle s'exprime d'une voix très particulière, avec des intonations très parigotes.
À partir de 1927, Sacha Guitry, dont elle devient la confidente et la (non officielle) chargée de casting, lui offre un rôle dans une vingtaine de films : Bonne chance, Le Nouveau Testament (1935), Mon père avait raison (1936), Le Roman d'un tricheur (1936), Désiré (1937),
Quadrille (1938), ou encore Assassins et Voleurs (1957). Ils tourneront 22 films ensemble. C'est encore Sacha Guitry qui fait d'elle sa secrétaire aux recherches historiques pour le tournage de ses films d'époque. Des lettres montrent qu'elle critiquait aussi ses mises en scène au théâtre...avec son assentiment bien sûr. D'une grande culture, Sacha Guitry l'appelait "ma bibliothèque".
Elle jouera d'assez grands rôles, comme dans La Poison (1951), de Guitry. Elle jouera pour Abel Gance dans Le Roman d'un jeune homme pauvre (1936) et Louise (1938), pour Max Ophüls dans Sans lendemain (1939), pour Henri-Georges Clouzot dans Miquette et sa mère (1949), et Ken Annakin dans Le Jour le plus long (1961).
Elle a tourné dans plus de 250 films.