Carmen Giannattasio studierte Gesang am Konservatorium von Avellino und war Mitglied des Opernstudios am Teatro alla Scala in Mailand. Im Jahr 2002 gewann sie den Gesangswettbewerb Operalia in Paris und sang Desdemona / OTELLO an der Los Angeles Opera. Es folgten Auftritte am Teatro alla Scala, am Royal Opera House Covent Garden in London, an der Metropolitan Opera in New York, an der Bayerischen Staatsoper, am Bolschoi-Theater, am Théâtre des Champs-Elysées in Paris sowie an den Opernhäusern von San Francisco, Wien, Madrid, Berlin, Brüssel, Turin, Venedig, Neapel, Amsterdam, Hamburg und beim Festival von Aix-en-Provence. Sie hat mit renommierten Dirigenten wie Paolo Arrivabeni, Maurizio Benini, James Conlon, Myung-Whun Chung, Diego Matheuz, Zubin Mehta, Sir Antonio Pappano, Daniele Rustioni, Pinchas Steinberg und Omer Meir Wellber zusammengearbeitet.

Das Repertoire von Carmen Giannattasio umfasst Komponisten wie Donizetti, Verdi, Tschaikowskij, Puccini und Mascagni.

Seit sie von Opera Rara, die sich für selten gespielte Opern des 19. Jahrhunderts einsetzen, für wichtige neue Belcanto-Aufnahmen ausgewählt wurde, hat sie sich in Rossinis LA DONNA DEL LAGO, Donizettis PARISINA und insbesondere Rossinis ERMIONE hervorgetan – eine Interpretation, die ihr den Beifall führender Kritiker aus aller Welt einbrachte und für die sie 2011 den Gramophone Opera Award erhielt. Zu ihren Aufnahmen mit dem englischen Label gehören auch Bellinis IL PIRATA (2010) und Donizettis CATERINA CORNARO (2011).

In der Spielzeit 2020/21 gastierte Carmen Giannattasio am Teatro Massimo Palermo in IL CREPUSCOLO DEI SOGNI/TRAUMDÄMMERUNG (nach einer Idee von Johannes Erath), als Tosca an der Sydney Opera und als Alice Ford in einer Neuproduktion von FALSTAFF in Aix-en-Provence. Höhepunkte der Saison 2021/22 waren die Saisoneröffnung an der Wiener Staatsoper mit Tosca, FALSTAFF am Opernhaus in Lyon und LA WALLY mit dem Münchner Rundfunkorchester. In der Rolle der Tosca feierte sie auch einen großen Erfolg beim Festival in Macerata.

Zukünftige Engagements werden die Künstlerin wieder an die Deutsche Oper Berlin führen, wo sie Giorgetta / IL TABARRO sowie die Titelpartien in LA GIOCONDA und in TOSCA interpretieren wird. Weitere Pläne sind EUGEN ONEGIN am Teatro Massimo in Palermo und eine Reihe von Konzerten auf Madeira und in der Carnegie Hall in New York.

Im Februar 2017 wurde Carmen Giannattasio mit dem Titel Cavaliere dell'Ordine della Stella della Repubblica Italiana geehrt.