È laureata in organo e composizione organistica presso il conservatorio di Milano con il massimo dei voti, e in musica e nuove tecnologie presso il conservatorio di Firenze con il massimo dei voti, la lode e la menzione.
Ha vinto il secondo premio all'edizione 2013 del concorso per compositrici pianistiche Sisì Frezza, organizzato dalla sezione di Barletta della Federazione Italiana Donne Arti Professioni Affari, e il secondo premio all'edizione 2018 del concorso internazionale di composizione corale Opus Ignotum promosso dal ministero della cultura della Repubblica Ceca. È stata vincitrice del bando per nuove composizioni corali promosso da ARCoPu in occasione dei festeggiamenti del settimo centenario di Dante Alighieri (2021). Nel 2022 ha vinto il primo premio ex-aequo al concorso di composizione corale ISCM-Musika Bulegoa nei Paesi Baschi.
Le sue composizioni, in prevalenza organistiche e corali, sono eseguite regolarmente in tutto il mondo: Westminster Choir College, New York University, Steinway Haus di Amburgo e Monaco di Baviera, Basilica della Salute di Venezia, National Center for Performing Arts di Pechino, Universidad de Castilla-La Mancha, Cattedrale di San Gallo, St.George’s Hanover Square a Londra, Manhattan Central Synagogue di New York, Cattedrale di Melbourne, Cattedrale di Danzica.
La sua musica appare su vari CD, tra cui il monografico "Women of History: Music for Organ by Carlotta Ferrari", con Carson Cooman all'organo (Divine Arts Recordings 2018), ed è stata trasmessa da varie radio tra cui WPRB di Princeton USA, e la radiotelevisione di stato spagnola RTVE Radio Clásica.
Un seminario di studi sulla musica per organo di Carlotta Ferrari si è tenuto il 6 maggio 2017 alla Harvard University, a cura della American Guild of Organists, Capitolo di Boston, nell'ambito di WIMfest 2017. Un articolo a lei dedicato, a firma dell'organista britannico Peter Clark, è apparso nell'edizione del marzo 2018 di Organists' Review. Sempre nel 2018 le è stata commissionata una nuova composizione corale natalizia eseguita al 109° Christmas Carol Service della Harvard University (USA). Nel 2020, un paper sui paradigmi moderni del poema sinfonico per organo include l'analisi del poema sinfonico "Edith Stein" di Carlotta Ferrari; tale articolo è pubblicato nella rivista Scientific Herald of Tchaikovsky National Music Academy of Ukraine.
In veste di compositrice di musica elettroacustica, ha partecipato a varie rassegne internazionali tra cui la piattaforma collaborativa internazionale Water Wheel (2014), il festival Vu Symposium (USA 2017), la rassegna Diffrazioni Multimedia Festival (Firenze 2019) e il Tehran International Electronic Music Festival (Iran 2021). Nel 2022 è selezionata per la rassegna Vigevano Soundscapes dove un suo brano viene eseguito da Dante Tanzi attraverso l'acusmonium di Eraldo Bocca. Fa parte del collettivo di compositrici di musica elettroacustica "Domina Acusmatica".
È stata professore associato di composizione alla Hebei Normal University di Shijiazhuang, Cina, e professore aggiunto di composizione al Dipartimento di Arte e Musica della ESE, Firenze, Italia.
È stata relatrice a convegni in varie università europee, tra cui la Sorbona (Parigi) e le università di Bangor e Newcastle (UK).
Ha composto in molti generi, prevalentemente musica Organistica e Corale, sviluppando un linguaggio personale che si occupa della fusione tra passato e presente.
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Il suo attuale interesse di ricerca risiede nello sviluppo di una grammatica musicale contemporanea di ispirazione modale: insieme all'organista e compositore della Harvard University, Carson Cooman, infatti, sta lavorando al sistema RPS, una grammatica musicale modale originariamente ideata dallo stesso Cooman. Inoltre, collabora stabilmente con il fisico e violinista Marco Casazza nello sviluppo del rapporto tra arte e scienza.
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