Dziedātāja dzimusi Lisabonā, kaboverdiešu ģimenē. Uzaugusi Zaļā raga kreoliešu un portugāļu valodas un kultūras tradīcijās. Par mūziku Karmena sākusi interesēties agri un 17 gadu vecumā viņa jau kā profesionāla vokāliste piedalījusies dažādos mūzikas projektos, pievēršoties funk, soul un drīz arī džezam un pasaules mūzikai. Šajā laikā top arī pirmās Souzas oriģinālkompozīcijas.
2005. gadā Karmena izdeva savu pirmo solo albūmu "Ess ê nha Cabo Verde". Albumā Karmena radījusi unikālu skanējumu, apvienojot kreoliešu dialektu, tradicionālos afrikāņu un kaboverdiešu ritmus (batuke, morna, cola djon) un mūsdienu džeza un soul iezīmes. "Ess ê nha Cabo Verde" guva ievērojamus internacionālus panākumus. Arī mākslinieces nākamie albumi – "Verdade" (2008) un "Protegid" (2010) aizkustināja mūzikas kritiķu un klausītāju sirdis visā pasaulē.
"Protegid", mākslinieces trešais solo albums, tika izvirzīts Grammy balvas nominācijai kategorijā Labākais Mūsdienu Pasaules Mūzikas albums (Best Contemporary World Music Album). Albums tika nominēts arī The German Record Critic’s Award apbalvojumam.
Kopš 2005. gada dziedātāja regulāri dodas koncertūrēs pa visu pasauli. 2010. gadā Souza ir koncertējusi uz tādām nozīmīgām skatuvēm kā The North Sea Jazz Festival (Nīderlande), London African Music Festival (Lielbritānija) un Leverkusener Jazztage Festival (Vācija). Karmenas Souzas koncertus pārraidījuši tādi TV un radio kanāli kā CBC (ASV), RDP/RTP (Portugāle), RADIO6 (Nīderlande) u.c. Viņas unikalitāti slavējuši arī ievērojamie etnomuzikologi Gerhards Kubiks (Gerhard Kubik) un Fernando Arenas (Fernando Arenas).
