Se licenció en Periodismo en la Universidad Autónoma de Barcelona y durante años fue redactora jefe de las revistas cinematográficas Fotogramas y Fantastic Magazine, aunque su trayectoria laboral se compone principalmente de trabajos como guionista de televisión para series de éxito como Estació d’enllaç (TV3), El Súper (Tele-5), Nada es para siempre (Antena-3), Rías baixas (TVGA), Esencia de poder (Tele-5), El cor de la ciutat (TV3), Negocis de familia (Canal 9), Ventedplà (TV3) e Infidels (TV3), entre otras. Además, es autora de algunos telefilms, entre los que destacan La princesa del polígono y Comida para gatos, ganadores de diversos premios.
En el terreno literario, Villalba se llevó el Premio SGAE de Teatro Infantil y Juvenil 2003 por la obra Dora, la hija del Sol; mientras que su novela Luzazul (2010) se hizo con el III Premio La Galera Jóvenes Lectores, un galardón que cuenta con la particularidad de tener un jurado formado por más de doscientos jóvenes españoles entre doce y quince años, la mejor forma de evaluar si un libro es del agrado de este público o no. A la hora de escribir Luzazul, la autora se documentó ampliamente para narrar una historia de ciencia ficción y aventuras con un trasfondo crítico sobre la condición humana y el futuro de nuestra especie. Se trata de una obra apta tanto para adolescentes como adultos, ya que Carmen piensa que la literatura juvenil también puede ser leída por los mayores: sólo hay que fijarse en la catalogación de algunos clásicos (Alicia en el país de las maravillas, La isla del tesoro, etc.) para darse cuenta de que, a pesar de haberlos leído durante la juventud, los lectores vuelven a ellos con el paso de los años.
La escritora, además, reconoce su gusto por la ciencia ficción porque es un género que busca respuestas a nuestros problemas y permite crear historias en mundos distintos pero reconocibles, más cercanos que los puramente fantásticos.
Selección de libros en español de Carmen Fernández Villalba: Dora, la hija del Sol, Luzazul