Carmen Franco s-a născut la Oviedo, în Asturia, pe 14 septembrie 1926, iar pe 10 aprilie 1950 s-a căsătorit la Palatul El Pardo cu chirurgul Cristóbal Martínez-Bordiú, al 10-lea marchiz de Villaverde. După moartea tatălui său, Francisco Franco, regele Juan Carlos I i-a acordat titlul de ducesă de Franco.
Pe 12 iulie 1979, ea a fost salvată împreună cu mama şi cu familia sa dintr-un incendiu devastator care a cuprins Hotelul Corona de Aragón, din Zaragoza, unde se cazaseră pentru a asista apoi la absolvirea şcolii militare de către fiului său Cristóbal. Circumstanțele declanşării incendiului au încurajat suspiciunile, neconfirmate însă, despre un posibil act terorist.
Vara trecută ea fusese diagnosticată cu o formă de cancer, în fază terminală. Carmen Franco a murit la domiciliul său din cartierul Salamanca, al Madridului.