W latach 1953–1956 regularnie stawała na drugim stopniu podium mistrzostw Stanów Zjednoczonych, czterokrotnie ustępując Tenley Albright. W tym czasie Carol zdobyła wicemistrzostwo świata 1955 w Wiedniu oraz dwa srebrne medale mistrzostw Ameryki Północnej (1953, 1955). Na Zimowych Igrzyskach Olimpijskich 1956 w Cortinie d’Ampezzo po raz kolejny przegrała jedynie z rodaczką Albright i zdobyła wicemistrzostwo olimpijskie. Dopiero na mistrzostwach świata 1956 w Garmisch-Partenkirchen Heiss po raz pierwszy pokonała Albright i zdobyła swój pierwszy tytuł mistrzyni świata.
Po igrzyskach do Heiss zgłosił się przedstawiciel rewii łyżwiarskiej Ice Capades, który zaproponował jej przejście na karierę zawodową. Oznaczałoby to zakończenie amatorskich występów Heiss w zawodach, zaś w tamtych czasach nawet podejrzenia o podpisanie kontraktu zawodowego mogły oznaczać dla łyżwiarza wykluczenie z możliwości kontynuowania rywalizacji o medale. Pomimo dużych potrzeb finansowych rodziny ze względu na kosztowne lekcje łyżwiarstwa i chorobę matki, to właśnie Marie Heiss, matka Carol, poprosiła córkę o podjęcie dalszej walki o tytuł mistrzyni olimpijskiej. Marie Heiss zmarła na raka w październiku 1956 roku, gdy Carol miała zaledwie 16 lat.