Catalina Sandino Moreno est née le 19 avril 1981 à Bogota en Colombie. A 16 ans, elle intègre l'académie de théâtre Ruben DiPIetro de Bogota. Au cours de ces études, elle y joue de multiple pièces de Tenessee Williams ou de Christopher Durang.
En 2004, elle trouve son premier grand rôle dans
Maria Pleine De Grâce de Joshua Marston ou elle incarne une masseuse de drogue.
En 2005, elle fait partie du projet
Paris, Je T'Aime. Elle joue dan sle film de Walter Salles consacré au XVIeme arrondissement. En 2006, elle joue dans
Fast Food Nation de Richard Linklater.
En 2007, Ethan Hawke lui propose le rôle d'une chanteuse latino dans
The Hottest State, puis la même année, elle se retrouve sous la caméra de Mike Newell pour
L'Amour Aux Temps Du Choléra, l'adaptation du roman de Gabriel Garcia Marquez aux côtés de Javier Bardem.
Elle tourne aussi dans le diptyque de Steven Soderbergh Le
Che.
