Od 2017 roku dr Karolina Chwiałkowska związana jest z Uniwersytetem Medycznym w Białymstoku, najpierw na stanowisku asystenta badawczego w Centrum Bioinformatyki i Analizy Danych, a od sierpnia 2025 na stanowisku adiunkta w Centrum Badań Klinicznych UMB. Od początku września 2025 kieruje własnym zespołem naukowym w ramach nowoutworzonej jednostki – Laboratorium Obliczeniowej Medycyny Molekularnej UMB. 

Dr Karolina Chwiałkowska ukończyła studia inżynierskie na kierunku biotechnologia na Politechnice Śląskiej w Gliwicach, podczas który przygotowywała projekt z zakresu technologii sekwencjonowania z wykorzystaniem pirosekwencjonowania, które było podstawą rozwijających się wtedy technologii NGS. Następnie podjęła studia magisterskie na kierunku biotechnologia w Katedrze Genetyki Uniwersytetu Śląskiego (UŚ) w Katowicach, podczas których zajmowała się sekwencjonowaniem i podstawowymi analizami bioinformatycznymi. Podczas studiów magisterskich odbyła kilkumiesięczny staż naukowy w Katedrze Biologii moleularnej i Komórkowej na Uniwersytecie w Goteborgu w Szwecji. Po odbyciu stażu została zatrudniona w Katedrze Genetyki UŚ, gdzie współuczestniczyła w tworzeniu jednego z pierwszych w Polsce laboratoriów NGS. Studia doktoranckie odbyła także w Katedrze Genetyki UŚ, podczas których zajmowała się analizami metylomowymi i transkryptomowymi – zarówno w wet labie, przygotowując biblioteki NGS, jak i przetwarzaniem bioinformatycznym uzyskanych danych. Wspólnie z zespołem opracowywała także nowe technologie NGS – np. do zastosowań analizy metylomu organizmów o dużych genomach (MSAP-Seq), czy identyfikacji bakterii endofitycznych. W trakcie doktoratu odbyła kilkumiesięczny staż naukowy w Katedrze Biologii Molekularnej, Komórkowej i Rozwojowej na Uniwersytecie Kalifornijskim (UCLA) w Los Angeles (USA), gdzie zajmowała się genomika i epigenetyką oraz doskonaliła warsztat z zakresu analiz bioinformatycznych podczas kwartału zajęć w Instytucie Bionauk Ilościowych i Obliczeniowych UCLA. W latach 2023/2024 była uczestnikiem rocznego programu podyplomowego na Uniwersytecie Harvarda, w zakresie badań klinicznych, ze specjalizacją w genetyce epidemiologicznej i uczeniu maszynowym. 
Podczas swojej kariery naukowej zaangażowana była w realizację >20 projektów naukowych we współpracy wewnętrznej ora zewnętrznej krajowej, jak i międzynarodowej. Doświadczona w realizacji projektów badawczych i B+R (finasowanie: NCN, NCBiR, ABM, EFRR), w ramach, których prowadziła badania w zakresie analizy bioinformatycznej i interpretacji wyników NGS, w tym opracowywania modeli prognostycznych o zastosowaniu klinicznym. Kierowała grantami naukowymi w programach NCN dla młodych naukowców (Preludium, Etiuda). Była laureatką wielu programów stypendialnych, także w ramach konkursów na szczeblu krajowym. Od roku 2020 jest kuratorem wariantów genetycznych w międzynarodowym zespole ekspertów MDEP ClinGen (NIH, USA) współpracując ściśle z Uniwersytetem w Maryland, USA. Wspierała zarządzanie międzynarodowym projektem obejmującym największe badania genomiczne na świecie, dotyczące predyspozycji genetycznych do ciężkiego przebiegu COVID-19, współpracując z The Broad Institute of MIT and Harvard (USA) oraz FinnGen (Finlandia). Jest autorką i współautorką kilkudziesięciu publikacji naukowych, w tym kilku zespołowych w Nature, a także Plos Genetics, Human Genetics, Genomics in Medicine, Allergy, 
Dr Karolina Chwiałkowska zaangażowana jest także w pracę w sektorze biotechnologicznym i od roku 2018 pełni funkcję lidera zespołu biotechnologicznego w prywatnej firmie zajmującej się genomiką personalną - IMAGENE.ME SA. 
Jej zainteresowania naukowe ukierunkowane są przede wszystkim na analizę roli aberracji metylomu w procesie kancerogenezy nowotworów litych. W pracy naukowej wykorzystuje różnego typu technologie sekwencjonowania wielkoskalowego (NGS) i biologię obliczeniową.