Денев — девичья фамилия матери Катрин, под которой она начала карьеру, чтобы не путать с сестрой Франсуазой Дорлеак. Сниматься начала с 14 лет, а известность получила после фильма «Шербурские зонтики». Ранний роман с режиссером Роже Вадимом стал значимым этапом в жизни актрисы, в том числе благодаря участию в его фильме «Сатана там правит бал».
Катрин Денев стала актрисой мировой известности, сохраняя активность в кино и после 60 и 70 лет. Ее карьера развивалась постепенно, и она продолжает сниматься с неизменным трудолюбием и преданностью кинематографу.