Η Ρένα Καρθαίου γεννήθηκε στην Αθήνα το 1913 και ήταν κόρη του ποιητή και θεατρικού μεταφραστή Κ. Καρθαίου (Κλέανδρος Λάκων το πραγματικό του όνομα). Σπούδασε στη Φιλοσοφική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών και πρωτοεμφανίστηκε με ποιήματά της το 1935 στο εβδομαδιαίο φιλολογικό περιοδικό Νεοελληνικά Γράμματα, που εξέδιδε ο Κώστας Ελευθερουδάκης με αρχισυντάκτη τον πατέρα της.
Το 1963 εξέδωσε, μαζί με τον σύζυγό της δημοσιογράφο Αντώνη Μπρούσαλη, το περιοδικό Η Πλώρη, με σκοπό την καθιέρωση της δημοτικής γλώσσας. Υπήρξε από τα ιδρυτικά μέλη συλλόγων, όπως η Γυναικεία Λογοτεχνική Συντροφιά και ο Κύκλος Ελληνικού Παιδικού Βιβλίου.
Από τις αρχές της δεκαετίας του ’70 στράφηκε σχεδόν αποκλειστικά στην παιδική λογοτεχνία, ιδιαίτερα στην ποίηση, την οποία ανανέωσε αισθητικά και θεματολογικά. Η ποίησή της έχει θεματικούς πυρήνες τη φύση και το παιδί και διακρίνεται για την τεχνική της αρτιότητα (με προτίμηση στην παραδοσιακή στιχουργική), την αμεσότητα, το χιούμορ και τη ζωντάνια. Συνεχίζει την παράδοση των ποιητών Γεωργίου Βιζυηνού, Αλέξανδρου Πάλλη, Ζαχαρία Παπαντωνίου, Βασίλη Ρώτα, Μιχαήλ Στασινόπουλου, με απηχήσεις από τη σύγχρονή της παιδική γερμανική και σουηδική ποίηση.
Η Ρένα Καρθαίου πέθανε στις 11 Οκτωβρίου 2005, σε ηλικία 92 ετών.