Het onderzoek van Caroline Kroon betreft het literaire Latijn van de klassieke periode en ligt op het grensgebied van de taal- en letterkunde. In haar taalkundige onderzoek houdt ze zich voornamelijk bezig met taalelementen met een ‘discourse’ functie (bijvoorbeeld partikels, anaforische verwijswoorden, tijdgebruik, modaliteit) en met de vraag hoe zinsgrammatica en discourse grammatica zich tot elkaar verhouden. Kroon past in haar meer letterkundig georiënteerde onderzoek inzichten uit de discourse linguïstiek toe bij de literaire, retorische en stilistische analyse van Latijnse teksten, waarbij haar aandacht vooral uitgaat naar narratieve genres als epos en historiografie.

Momenteel leidt ze samen met prof. dr. Irene de Jong (UvA) een door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek  (NWO) gefinancierd onderzoeksproject naar de verschillende vertelwijzen in antieke oorlogsverhalen (Ancient War Narrative, 2010-2015). 

Kroon studeerde Klassieke Talen aan de UvA. In 1995 promoveerde zij cum laude, ook aan de UvA, bij prof. dr. Harm Pinkster op het proefschrift Discourse Particles in Latin. A Study of nam, enim, autem, vero and at. Sinds 1993 is Kroon werkzaam bij de Vrije Universiteit Amsterdam (VU), waar ze sinds 1999 de leerstoel Latijnse taal- en letterkunde bekleedt. Ze vervulde bij de VU diverse bestuurlijke functies, waaronder die van vicedecaan (2002 – 2007; 2012-heden) en decaan (2011). Kroon is voorzitter van het bestuur van de landelijke Onderzoekschool voor Klassieke Oudheid Studiën in Nederland (OIKOS) en coördinator van het Amsterdam Centre for Ancient Studies and Archaeology (ACASA). Daarnaast is Kroon lid van de Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen (KHMW), van de International Committee for the Thesaurus linguae Latinae (Bayerische Akademie der Wissenschaften) en van de International Committee on Latin Linguistics.