Biologia i ekologia Nanofanerofit. W naturze rośnie w zaroślach, w widnych lasach, na ich skrajach i polanach, wzdłuż brzegów strumieni, w wąwozach, na przydrożach, pod liniami wysokiego napięcia, subsp. subserrulata także na siedliskach suchych, na terenach skalistych, na preriach. Na terenach wyżej położonych róże te rosną do rzędnej 1100 m n.p.m. Kwitną od końca maja–czerwca do sierpnia, czasem we wrześniu.
Systematyka Gatunek należy do sekcji Cinnamomeae de Candolle ex Seringe podrodzaju Rosa w obrębie rodzaju róża Rosa z rodziny różowatych Rosaceae.
Róża karolińska powstała jako utrwalony mieszaniec (allotetraploid) diploidalnych gatunków – róży labradorskiej Rosa blanda i róży błotnej Rosa palustris.
W obrębie gatunku wyróżnia się trzy podgatunki: R. carolina subsp. carolina (podgatunek nominatywny) – pędy rozpostarte, rzadko wzniesione, kolce w parach przy nasadach liści, poza tym rzadkie lub brak ich wcale – głównie wschodnia część Ameryki Północnej, R. carolina subsp. subserrulata W.H. Lewis – pędy tęgie, prosto wzniesione, kolce liczne, różnej wielkości, poza parami w węzłach, także w międzywęźlach – głównie środkowa część USA, R. carolina subsp. mexicoensis W.H. Lewis – północno-wschodni Meksyk.