Carolina Annoni si trasferì presto nel capoluogo lombardo con la famiglia, in cerca di lavoro, e fin da ragazzina si impiegò come operaia tessile. In fabbrica si avvicinò al mondo delle leghe e al movimento operaio, entrando nella lega cittadina delle tessitrici e nell’Associazione Generale delle Operaie. Qui conobbe Ersilia Majno, che cercava di riformare lo statuto dell’Associazione in modo da spostare l’asse decisionale in favore delle lavoratrici.

A cavallo del secolo, Carolina Annoni si affermò come leader delle tessitrici milanesi, capeggiando gli scioperi negli stabilimenti ed entrando nelle rappresentanze territoriali: nel 1898 venne infatti eletta nella Commissione esecutiva della Camera del Lavoro, circa un mese prima dei moti del maggio. Contemporaneamente, Carolina Annoni si avvicinò al socialismo e nel 1901 sottoscrisse la petizione presentata alla direzione milanese del Partito, affinché venisse costituita una federazione femminile, ma la proposta venne ignorata.

Iniziò un periodo di attivismo febbrile: nel 1902 prese parte alla campagna in favore della legge per la tutela del lavoro femminile e minorile, tenendo viva l’attenzione dell’opinione pubblica con una serie di comizi in tutta la Lombardia. Nello stesso anno prese parte al secondo congresso nazionale dei tessili, affiancò, nel loro sciopero cittadino, le piscinine, le piccole e giovanissime apprendiste sarte e modiste, e sostenne le tessitrici milanesi nella difficile lotta che le portò ad ottenere la giornata lavorativa di dieci ore.

Nel 1903 divenne consigliera delegata della Società Umanitaria di Milano, nella lista sostenuta dalla Camera del Lavoro, e all’interno dell’istituzione venne nominata nella commissione di vigilanza per la costruzione del quartiere operaio di via Solari. Vicina a posizioni riformiste, nel 1905 si impegnò nel comitato elettorale femminile per le elezioni amministrative, tenendo numerosi comizi nei quartieri popolari.

Apprezzata per la sua oratoria appassionata, Carolina Annoni divenne nota come conferenziera. All’interno della Federazione Italiana Operai Tessili (FIOT) Carolina Annoni e altre operaie si assunsero il compito della propaganda tra le lavoratrici, sviluppando nei primi anni del Novecento un’attività intensissima. I viaggi di propaganda avevano infatti ritmi serrati, le conferenziere erano poche e i posti da visitare moltissimi: cittadine, borghi rurali e paesi di montagna, fin nei più piccoli centri, per portare "la testimonianza e l’incoraggiamento della Milano operaia e socialista". Carolina Annoni alternava spostamenti brevi a vere e proprie tournée in tutto il centro-nord della penisola, tornando spesso in Piemonte, dove le operaie la aspettavano periodicamente, accogliendola come una celebrità.

Nel 1906 ripercorse le tappe delle sue conferenze in Piemonte, portandovi questa volta istanze femministe. Venne infatti incaricata dall’Unione femminile di Milano, della quale entrò a far parte attraverso l’Associazione Generale delle Operaie, di raccogliere firme tra le lavoratrici per una petizione al Parlamento sul diritto di voto alle donne. Come noto, la petizione non venne poi presentata per non sovrapporsi a un’iniziativa del movimento romano, ma l’Unione femminile riconobbe a Carolina Annoni di aver raccolto moltissime adesioni.

Negli anni successivi continuò il suo impegno a favore delle lavoratrici, rallentando i suoi viaggi di propaganda dopo il matrimonio con Pietro Rossi.

Non si hanno ulteriori notizie sulla sua vita privata: non sono state recuperate lettere o carte; le notizie riportate dalla stampa socialista e dai bollettini operai escludevano “concessioni” al privato e il ventennio fascista valse a cancellare, fisicamente o dalla memoria, molte delle esperienze precedenti.

Quando si spense, nel 1955, Carolina Annoni non ebbe necrologi né commemorazioni ufficiali.