Karsu Dönmez, 19 Nisan 1990 tarihinde Hollanda'nın Amsterdam şehrinde Hatay'ın Karsu köyünden göç eden Türk kökenli anne Birgül ve baba Alpaslan Dönmez'in iki kızlarından biri olarak dünyaya geldi. 8 yaşındayken televizyonda gördüğü piyanoyu çalmaya karar verdi. Ailesi önce ona bir piyano kiraladı. Çok sevdiğini görünce de biriktirdikleri parayla ona bir piyano satın alındı. Karsu, Hollanda'daki Amerikan Büyükelçiliği'nin verdiği bir burs ile Amerika'ya gitti ve Rhode Island Üniversitesi'nde şan eğitimi aldı.
Karsu, aktif müzik hayatına 16 yaşındayken babasının sahibi olduğu, Amsterdam'daki Kilim Restoran'ın müşterilerine piyano çalarak başladı. Burada müşterilerin dikkatini çeken Karsu, ilgiyle karşılandı ve onu dinlemeye gelenlerin sayısı arttı.Bu durum karşısında ailesi Karsu için bir salon tutmaya karar verdi. Böylelikle onu dinlemek isteyenler için geniş bir mekânda konser vermiş olacaklardı. Ancak bu hesap Dönmez ailesinin düşündüğü gibi gitmedi. Karsu’yu izlemek isteyen insanların talebine, büyük bir konser verip konuyu kapatmak mümkün olmadı. Bu konserin akabinde Karsu, dünyanın en önemli sahnelerinden ve organizasyonlarından teklifler almaya başladı. Kısa süre içerisinde Concertgebouw’dan North Sea Jazz Festival’a ve hatta New York Carnegie Hall’a kadar önemli sahnelerde yer aldı. Konserlerinde gözlerini kapatıp onun sesine kulak verdiklerinde, New Orleans’ta dev bir caz yıldızını dinlediğini zannettiklerini dile getirenler oldu.
Karsu, Türkiye'deki çalışmalarına 2011 sonbaharında, plak şirketi, etkinlik ve menajerlik ajansı olan 'Y Kültür Sanat' ile anlaşarak odaklandı. 'Y Kültür Sanat' etiketiyle ilk stüdyo albümü Confession'ı (2012) ve Colors'ı (2015) Türkiye'de çıkardı. Bu iki albümde yer alan şarkıların neredeyse tamamının söz ve müziğini Karsu üstlendi.
Türkiye medyası, Karsu'ya ilk defa 2012 yılında Güneri Civaoğlu'nun sunduğu Şeffaf Oda isimli programda yer verdi. Bu program sayesinde farklı bir kitleye ulaştı. Karsu, İstanbul Zorlu Center PSM, Ankara Caz Festivali, Alanya Caz Festivali ve Akbank Caz Festivali gibi organizasyonlarda birçok konser verdi. 2014-2015 yılları arasında From New York to Istanbul adında bir dünya turnesine çıktı. 2018 yılında, Karsu Plays Atlantic Records adlı projesiyle 40'tan fazla salonda sahne aldı. Bu konserlerde, dünyaca ünlü Atlantic Records plak şirketinin kurucusu Ahmet Ertegün'ün hayat hikâyesi anlatıldı hem de Atlantic Records'dan çıkan hitler Karsu dokunuşuyla yeniden yorumlandı. Karsu bu proje ile, Ertegün'ün yolculuğunu, Atlantic Records'dan çıkan şarkılarla sahneye birlikte taşıdı. Karsu, 2018'in Mayıs ayında bu konseri ilk kez Türkçe olarak Zorlu PSM'de sahneledi. Karsu Plays Atlantic Records turu, Londra Cadogan Hall'da sona erdi.
Sanatçı, üç yıl çalışarak hazırladığı ve kendi ismini verdiği Karsu isimli dördüncü albümünü 10 Ekim 2019'da yayınladı.
