Дор е родена през 1938 г. във Висбаден. Филмовата ѝ кариера започва през 1954 г. Традиционно изпълнява роли на невинни героини, нуждаещи се от защита.

Международна слава ѝ носи превъплъщението в образа на вражеската агентка Хелга Бранд във филма "Човек живее само два пъти" (1967) от поредицата за Джеймс Бонд, запленена от очарователния британски шпионин (в ролята Шон Конъри). Карин Дор се е снимала и в холивудския шпионски трилър "Топаз" (1969) на Алфред Хичкок. През първото десетилетие на новия век Дор се изявява основно на сцената, но има роли и в няколко филма.