Deneuve należy do grona wielkich dam kina francuskiego. Trafiała do czołówek rankingów najseksowniejszych gwiazd w historii kina (na przykład magazynu "Empire" w 1995 r.) czy największych gwiazd filmu wszechczasów.
Urodzona w 1943 roku w Paryżu aktorka jest córką weterana sceny i ekranu Maurice'a Dorleaca i aktorki Renee Deneuve, a także młodszą siostrą aktorki Francoise Dorleac. W swojej karierze przyjęła nazwisko panieńskie matki. Jako 13-latka zadebiutowała w filmie "Les Collegiennes" Andre Hunebelle'a.
Po raz pierwszy w głównej roli wystąpiła u Rogera Vadima, w jego filmie "Występek i cnota" (1962). Sławę przyniosła jej jednak dopiero rola w "Parasolkach z Cherbourga" (1964) Jacquesa Demy. Największe role zagrała m.in. we "Wstręcie" Romana Polańskiego (1965), "Piękności dnia" (1967) Luisa Bunuela - nominacja do nagrody Bafta - i "Tristanie" (1970) tego samego reżysera.
W latach 80. reklamowała perfumy Channel. W 1986 roku wylansowała własne perfumy - "Catherine Deneuve". Zastąpiła Brigitte Bardot w roli modelki do symbolu Republiki Francuskiej "Marianne".
Za całokształt twórczości była nagradzana na festiwalach w San Sebastian (Złota Muszla, 1995), Moskwie (Srebrny Święty Jerzy, 1997) i Berlinie (Honorowy Złoty Niedźwiedź, 1998).
Jej fascynacja twórczością Larsa von Triera, a zwłaszcza obrazem "Przełamując fale", skłoniła ją do napisania listu do reżysera z prośbą o angaż w jego filmie. Zaowocowało to rolą w "Tańcząc w ciemnościach" (2000).
W ubiegłym roku aktorka wystąpiła w filmie "8 kobiet" Francoisa Ozona - wraz z m.in. Isabelle Huppert, Emmanuelle Beart, Fanny Ardant i Danielle Darrieux. Wraz z zespołem siedmiu aktorek grających wraz z nią w tym filmie zdobyła Srebrnego Niedźwiedzia na Berlinale oraz Europejską Nagrodę Filmową 2002.
