Мириам выросла в большой ортоксальной еврейской семье, часть которой погибла в Холокосте. Её отец был адвокатом, специалистом по индустриальному и профсоюзному праву. Окончив Королевскую академию драматического искусства, она работала в созданной во время Второй мировой войны Национальной службе развлечений. По окончании войны Карлин играла в лондонских театрах, она участвовала в спектаклях "Плохое потомство", "Дневник Анны Франк", "Яйцо", "Автобусная остановка" и др.

Её дебют в кино состоялся в 1952 г. в фильме "Тайна секретного подразделения Z". Среди фильмов, в которых играла Карлин - "Прикосновение солнца" (1956), "Путь в высшее общество" (1958), "Миллионеры" (1960), "Призрак Оперы" (1962), "Небеса над нами" (1963), "Леди в деле" (1963), "Маленький мир Сэмми Ли" (1963), "Заводной апельсин" (1971), "Малер" (1974) и др. Её отличительной особенностью были глубокий хрипловатый голос и лондонский акцент.

В эти же годы Карлин продолжала сценическую карьеру. Она играла в спектакле "Скрипач на крыше" в Театре Её Величества с Тевье - Хаимом Тополем. В 1972 г. она сыграла главную роль в спектакле "Матушка Кураж и её дети" в Palace Theatre. Наиболее успешные работы Карлин на телевидении - роль Пэдди в сериале "Торговля Рэга" (1961-63) и роль привидения Етты Фельдман в сериале "Так навещай меня" (1992-94). Она также играла в телефильме "Джекил и Хайд" (1990), появлялась в сериалах "Чисто английское убийство" (1984-2010), "Мисс Марпл Агаты Кристи" (2004-13) и др.

Артистическая карьера Карлин продолжалась более 60 лет. Она никогда не была замужем, называла себя атеисткой, проявляла активность во многих левых, антифашистских и про-еврейских кампаниях. Она была членом актёрского профсоюза "Эквити", Антинацистской лиги, Британской гуманистической ассоциации и др. В 1975 г. Карлин была награждена Орденом Британской империи.
 

Имя Мириам - английская форма библейского имени Мариамь. Фамилия Сэмюэлс - патроним от библейского имени Самуил.