Окончила Парижскую консерваторию (1843), ученица Жильбера Дюпре. Дебютировала в 1849 г. в Бресте в опере Мейербера «Пророк», в следующем году впервые выступила в парижской Опере Гарнье в заглавной партии «Лючии ди Ламмермур». В 1856 г. вышла замуж за импресарио Леона Карвальо и перешла в возглавляемый им Лирический театр (фр. Th??tre-Lyrique), в дальнейшем много пела также в Опера-Комик, гастролировала в Лондоне, Берлине и Санкт-Петербурге.
Миолан-Карвальо была первой исполнительницей ведущих партий в четырёх операх Шарля Гуно: Маргариты в «Фаусте» (18 марта 1859 г.), Бавкиды в «Филемоне и Бавкиде» (18 февраля 1860 г.), заглавной партии в «Мирей» (19 марта 1864 г.) и Джульетты в «Ромео и Джульетте» (27 апреля 1867 г.). К числу её наибольших успехов относили партии в операх Моцарта и Россини, а также королеву в «Гугенотах» Мейербера.
Оставив сцену в 1885 г., давала уроки; среди её учеников, в частности, Аделаида Больска.
