Carrollite se trouve dans les dépôts veineux hydrothermaux associés à la tétraédrite, la chalcopyrite, la bornite, la digénite, la djurleite, la chalcocite, la pyrrhotite, la pyrite, la sphalérite, la millérite, la gersdorffite, l'ulmannite, la calcite de cobaltoan, et avec les membres du groupe linnaeite linnaeite, siegenite.
Les relations de phase dans le système Cu-Co-S ont été étudiées. À des températures d'environ 900 ° C, une solution solide de chalcocite-digénite coexiste avec des sulfures de cobalt. Avec la diminution de la température, à 880 ° C, une solution solide de carrollite-linnaéite se développe, devenant plus riche en cuivre lors du refroidissement, avec la composition de carrollite à environ 500 ° C. En dessous de 507 ° C, la covellite est stable et coexiste avec la cattiérite cuivreuse. Une basse chalcocite apparaît à 103 ° C, de la djurleite apparaît à 93 ° C, et la digénite disparaît et l'anilite apparaît autour de 70 ° C. Il existe des preuves de remplacement supergène d'un membre intermédiaire de la série linnaéite-carrollite par la djurleite.
