Трижды Катрин снималась со своими сестрами. Один раз с Симоной Дорлеак в 1958 г. в "Котятах" и дважды с Франсуазой Дорлеак - в 1960 г. в фильме "Сегодня вечером или никогда" и незадолго до гибели Франсуазы в автокатастрофе в мюзикле Жака Деми "Девушки из Рошфора" в 1967 г.

Актерскую карьеру Денев начала в 16 лет в незатейливой комедии Андре Юннебеля "Ученицы колледжа", но внимание на юную актрису обратили в 1962 г. после участия в фильме "Порок и добродетель" тогдашнего возлюбленного Катрин Роже Вадима. Плодом их союза стал Кристиан Вадим, родившийся в 1963 г. (Роже Вадим посвятил книгу "Три самые прекрасные женщины на свете" своим легендарным женам - Денев, Бриджит Бардо и Монике Витти.) Мировую славу Денев принес этапный киномузыкальный шедевр Жака Деми "Шербурские зонтики", получивший главный приз Каннского кинофестиваля в 1964 г. (кстати, следующая "Золотая ветвь" достанется французскому фильму только в 1987 г.). История трагической любви нежной продавщицы зонтиков Женевьев и простого рабочего парня Ги (его играл Нино Кастельнуово) заставила рыдать не одно поколение зрителей. Такого успеха у Деми больше не будет: и "Девушки из Рошфора", и другие музыкальные сказки с участием Денев "Ослиная шкура" (1970) и "Самое важное событие с тех пор, как человек ступил на Луну" (1972) - подтвердили известную мудрость, что в одну реку не войти дважды.

В 1964 г. на Денев наконец обратили внимание представители легендарной французской "новой волны" - до тех пор актриса снималась у тех, кого молодые радикалы относили к презираемому "папиному кино" (например, у Андре Юннебеля или Марка Аллегре). Она появилась в альманахе "Самые прекрасные мошенничества на свете", новеллы для которого снимали Клод Шаброль, Жан-Люк Годар и Роман Полонский. Последний пригласил ее на главную роль - безумной убийцы - в параноидальный триллер "Отвращение" (1965). А комедийный дар актрисы впервые по-настоящему раскрылся у Жана-Поля Раппно в озорной картине "Жизнь в замке" (1966). В 1969 г. она снимается у другого гения "новой волны" Франсуа Трюффо в ленте "Сирена "Миссисипи", где ее партнером был знаковый актер "nouvelle vague" Жан-Поль Бельмондо. Но короткий и бурный роман Денев пережила не с ним, а с режиссером Трюффо. Спустя одиннадцать лет премия "Сезар" достанется актрисе за участие в другом фильме бывшего любовника "Последнее метро" (1980). А в 60-е гг. вершиной звездной карьеры Денев стала работа с великим Луисом Бунюэлем в провокативных шедеврах "Дневная красавица" (1966), где Катрин сыграла добропорядочную буржуазку, ночи отдающую своему почтенному мужу, а дни проводящую в борделе, и "Тристана" (1970).

Не раз Денев снималась с другим своим возлюбленным, легендарным Марчелло Мастроянни. В разгар романа Денев и Мастроянни их союз ухитрился использовать итальянский возмутитель кинематографического спокойствия, анархист и провокатор Марко Феррери, сделавший фильм "Лиза" (или "Сука", 1972) о женщине, по-собачьи преданной своему любовнику. В 1972 г. у Катрин и Марчелло родилась дочь Кьяра, сегодня занимающая не последнее место в актерском табеле о рангах.

Денев, храня имидж ледяной буржуазной красавицы, остается актуальной актрисой в течение многих десятилетий и не боится сниматься в проектах радикальных режиссеров. Когда-то ими были Луис Бунюэль и Марко Феррери. В 90-е гг. - это Лео Каракс или Ларс фон Триер. "Пола Х" Каракса стала сенсацией 1999 г., дав повод желтой прессе обсудить смелость 56-летней актрисы, снявшейся обнаженной. (Кстати, существует не так много фильмов, в которых можно увидеть грудь Денев. Но они есть: это уже упомянутая "Сука" и "Дикарь" (1975) Раппно.) "Танцующая в темноте" фон Триера представлена на Каннском конкурсе 2000 г. В 1983 г. Денев смело приняла предложение британского дебютанта Тони Скотта и сыграла в его вампирском фильме "Голод" вместе с Дэвидом Боуи. Даже коммерческий проект Габриэля Агьона "Любимая теща" (1999) отличается от прочего мейнстрима - романтическая линия в нем соседствует со здоровым цинизмом в изображении взаимоотношений полов, а царственная Денев курит коноплю с парижским тинейджером и устраивает экстатический dance performance в мужском сортире.