Karsu Dönmez, 19 Nisan 1990 tarihinde Hollanda'nın Amsterdam şehrinde doğdu. Türk kökenli anne Birgül ve baba Alpaslan Dönmez'in kızı olan Karsu, 8 yaşındayken piyanoya olan ilgisini keşfetti. Ailesi önce bir piyano kiraladı, sonra bu ilgiyi görünce bir piyano satın aldı. Hollanda’daki Amerikan Büyükelçiliği'nin sağladığı bursla Amerika'ya gidip Rhode Island Üniversitesi'nde şan eğitimi aldı.
Müzik kariyerine 16 yaşında, babasının sahibi olduğu Amsterdam’daki Kilim Restoran’da piyano çalarak başladı. Karsu'nun performansı, restoranın müşterilerinin ilgisini çekti ve aile, bu talebe yanıt vermek için bir konser salonu kiralamaya karar verdi. Ancak, geniş bir kitleye hitap etme şansı yakalayan Karsu, kısa süre içinde önemli sahnelerden teklifler aldı. Concertgebouw, North Sea Jazz Festival ve New York Carnegie Hall gibi prestijli yerlerde sahne aldı. Performansları, bazı dinleyiciler tarafından New Orleans'taki büyük caz yıldızlarıyla karşılaştırıldı.
2011 sonbaharında Türkiye’deki müzik kariyerine odaklanan Karsu, "Y Kültür Sanat" ile anlaşarak ilk albümü Confession'ı (2012) ve ikinci albümü Colors'ı (2015) yayımladı. Bu albümlerdeki şarkıların söz ve müziklerinin çoğunu Karsu kendisi yazdı. Karsu, 2012'de Güneri Civaoğlu’nun Şeffaf Oda programına katılarak Türkiye medyasında geniş bir kitleye ulaştı.
İstanbul Zorlu Center PSM, Ankara Caz Festivali, Alanya Caz Festivali ve Akbank Caz Festivali gibi önemli organizasyonlarda konserler verdi. 2014-2015 yıllarında From New York to Istanbul adlı dünya turnesine çıktı. 2018’de Karsu Plays Atlantic Records projesiyle 40’tan fazla salonda sahne aldı. Bu proje, Atlantic Records’un kurucusu Ahmet Ertegün’ün hayat hikâyesini ve hit şarkıları Karsu’nun dokunuşlarıyla sahneye taşıdı.
Karsu, 2018 Mayıs’ında Zorlu PSM’de bu projeyi Türkçe olarak sundu ve turne Londra Cadogan Hall’da sona erdi. Sanatçı, 10 Ekim 2019'da, uzun bir çalışma sürecinin ardından dördüncü albümü Karsu'yu yayınladı.
