Pauline Karlmark wurde am 29. Dezember 1868 in Åmål in Schweden geboren. Sie besuchte die höhere Mädchenschule und daran anschließend das Kinderschullehrer- und Volksschullehrerseminar. Sie war Gemeindeschullehrerin, bis sie sich für die Mission entschied.

Am 15. Februar 1905 wurde sie nach Indien abgeordnet, widmete sich aber zunächst in England der Erlernung der englischen Sprache. Am 1. November 1905 reiste sie nach Indien und lernte dort von 1906 bis 1908 in Virudupati (heute Virudhunagar) und Pudukotah die Landessprache Tamil.

1908 wurde sie in Madura (heute Madurai) stationiert, wo sie als Lehrerin arbeitete. Von 1924 bis 1924 arbeitete sie in Madras (heute Chennai), von 1927 bis 1931 in Madura, jeweils wieder zuständig für die Ausbildung von Mädchen und die Betreuung im angeschlossenen Internat.

Sie reiste im Mai 1931 in die schwedische Heimat zurück und wurde 1932 pensioniert. Am 23. Januar 1946 ist Pauline Karlmark verstorben.