카트린느 드뇌브는 1943년 10월 22일 파리에서 태어났다. 프랑스 영화 역사상 가장 주목받는 여배우 중의 한 사람으로 꼽히는 그녀는, 부모님도 역시 배우였던 탓에 13세 의 어린 나이에 <황혼기의 소녀들>로 영화계에 입문한다.
카트린느 드뇌브는 20살의 나이에 자크 데미 감독의 <쉘부르의 우산>에 출연해 청초하고도 우아한 모습으로 전세계 영화팬들의 주목을 받기에 이른다. 이후 그녀는 로만 폴란스키 감독의 <혐오>와 루이스 브뉘엘 감독의 <세브린느>를 통해 자신의 입지를 확고히 한다. 특히 영화 <혐오>에서의 뛰어난 연기로 비평가들에게서 찬사를 받았고, 미국 비평가 협회가 수상하는 여우주연상을 수상하기도 했다.
영화를 통해 또한 70년대 중반 샤넬 향수 광고를 통해 프랑스에서 뿐 아니라, 미국에서도 대중적인 인기를 얻었다. 그녀는 1965년 데이비드 베일리와 결혼했지만 곧 이혼했고 로저 바딤, 마르첼로 마스트로얀니 사이에서 4명의 아이를 출산한 바 있다. 그리고 <브레이킹 더 웨이브>를 감명깊게 본 후 라스 폰 트리에 감독에게 같이 작업을 하고 싶다는 편지를 써 <어둠속의 댄서>에 출연하기도 했다.
이후, 카트린느 드뇌브는 레오 까락스 감독의 <폴라 X>, 피터 하이엄스 감독의 <머스킷티어>, 마누엘 데 올리베이라 감독의 <나는 집으로 간다> 그리고 프랑소아 오종 감독의 <8명의 여인들>에 출연하였다.