Catherine przyszła na świat 25 września 1969 roku w małej, walijskiej miejscowości Swansea - rodzinnym mieście poety
Dylana Thomasa. Chociaż urodziła się w robotniczej rodzinie bez tradycji aktorskich, aktorstwo było jej pisane. Jej ojciec, David, rodowity Walijczyk z wykształcenia jest cukiernikiem, natomiast Pat, matka Catherine pochodząca z Irlandii jest krawcową. Catherine już jako mała dziewczynka przejawiała swoje artystyczne umiejętności. W wieku czterech lat zaczęła uczęszczać na lekcje śpiewu i tańca. Później doszły lekcje aktorstwa i występy w teatralnym kółku amatorskim, działającym przy kościele w Swansea. W wieku dziewięciu lat, Catherine zagrała tytułową bohaterkę w musicalu "Annie". Rok później wystąpiła jako Talullah w "Bugsy Malone". W wieku czternastu lat, jako chórzystka objechała całą Walię z musicalem "Mickey Dolenz". Podczas jednego z występów została wypatrzona przez producentów, którzy zaproponowali jej rolę w "The Pyjama Game". W związku z nową propozycja musiała przeprowadzić się do Londynu. Miała wówczas piętnaście lat. Właśnie tam rozpoczęła się jej profesjonalna przygoda w wielkim świecie showbiznesu. Dwa lata później wywalczyła główną rolę w musicalu "42nd Street".
Na ekranie zadebiutowała w 1990 roku rolą Szeherezady w "
Baśniach tysiąca i jednej nocy". Mimo, że film miał świetną obsadę (m.in.
Vittorio Gassman jako Sinbad) przeszedł bez echa. Również epizodyczna rola Catherine w "Out of the blue" nie przyniosła jej popularności. Dostrzeżono ją dopiero w 12-nasto odcinkowym, telewizyjnym serialu "
The Darling Buds of May" w roli Marietty Larkin. Z dnia na dzień jej popularność rosła. Anglicy byli oczarowani młodą gwiazdą, śledzili każdy jej krok, a prasa brukowa rozpisywała się na temat jej życia prywatnego. Po nieudanej, epizodycznej roli w filmie "
Kolumb odkrywca" oraz komedii "
Awantura o spadek", Catherine postanowiła wrócić na deski teatru.
W 1992 roku wystąpiła w spektaklu "Under Milkwood" na podstawie Dylana Thomasa, w reżyserii
Anthonego Hopkinsa. Pojawiała się także w telewizji m.in. w melodramacie "
Ścieżka losu"
Simona Langtona, rozgrywającym się w latach I wojny światowej, oraz w ekranizacji "
Miłość z wrzosowiska". Jednak to nie spełniało ambicji aktorskich Catherine. Czuła, że jej kariera stoi w miejscu, była zmęczona ciągłymi prześladowaniami ze strony paparazzi. W związku z tym postanowiła szukać szczęścia w Hollywood. W 1995 roku przeprowadziła się do Los Angeles. Tam postanowiła zacząć wszystko od nowa.
Na początek zagrała carycę Katarzynę II w międzynarodowej koprodukcji – "
Katarzyna Wielka". Kolejną rolą było wcielenie się w demoniczną Sali, przeciwniczka tytułowego bohatera w filmowym komiksie "
Fantom". W 1996 roku odegrała rolę arystokratycznej piękności w miniserialu "
Titanic". Właśnie tam została zauważona przez
Stevena Spielberga, który jako producent przygotowywał "
Maskę Zorro". Catherine została zaproszona na zdjęcia próbne, gdzie spodobała się reżyserowi -
Martinowi Campbellowi. Bez trudu pokonała swoje rywalki, dostając rolę Eleny. Przed rozpoczęciem zdjęć, zaczęła intensywnie uczyć się hiszpańskiego akcentu, szermierki i tańczyć tango. Film odniósł wielki sukces i stał się początkiem światowej kariery Catherine.