Après avoir obtenu son PhD, Caroline Weber a été engagée comme professeure adjointe en Langues romanes à l'université de Pennsylvanie[3]. Durant ses années à cette université, elle a écrit Terror and its Discontents: Suspect Words and the French Revolution[4] et elle a coédité Fragments of Revolution[5].
Après sept ans à l'université de Pennsylvanie, elle a été engagée comme professeure de français et littérature comparée à Columbia. En 2007, elle a publié Queen of Fashion: What Marie-Antoinette Wore to the French Revolution, dans lequel elle décrit la vie de Marie-Antoinette à partir de son arrivée en France[6]. Ce roman biographique étudie la façon dont Marie-Antoinette contrôlait son image par son autonomie en matière de mode[7].
Tout en faisant sa recherche pour le livre Proust's Duchess: How Three Celebrated Women Captured the Imagination of Fin-de-Siècle Paris, Weber a découvert un essai inconnu et un autre perdu de Marcel Proust sur la haute société parisienne[8]. En effet, en dépouillant les archives personnelles de la comtesse Greffulhe, elle a découvert un manuscrit de Proust inachevé et jamais publié datant de 1902-1903, intitulé « Le salon de la Comtesse Greffulhe »[9]. Le mari de la comtesse lui avait interdit de publier cet essai en raison de son contenu « vulgaire », injonction à laquelle elle s'était pliée de peur d'être battue[8]. Caroline Weber a utilisé cet essai pour retracer les vies de trois femmes de la haute société qui ont servi de modèles à la duchesse de Guermantes, depuis l'enfance jusqu'à l'âge adulte, dans À la recherche du temps perdu[10].
Ce livre a été finaliste pour le prix Pulitzer de la biographie ou de l'autobiographie de 2019[11].