Issue d'une famille scientifique (son père est ingénieur et sa mère est professeur de maths),
Catherine Frot se lance à 17 ans dans la carrière d'acteur et prend des cours à l'Ecole de la Rue Blanche, puis au Conservatoire où elle croise Ariane Ascaride et Jean Hugues Anglade.
En 1978,
Catherine Frot fonde la Compagnie du Chapeau Rouge avec d'autres comédiens et le metteur en scène Pierre Pradinas.
Catherine apparaît pour la première fois au cinéma en 1980 dans
Mon Oncle D'Amérique de Resnais. Elle est nommée pour le César du meilleur second rôle pour sa prestation dans
Escalier C de Jean-Charles Tacchella.
En 1997,
Catherine Frot décroche cette fois le César pour
Un Air De Famille de Cédric Klapsich, adaptée de la pièce de théâtre de Bacri et Jaoui dans laquelle elle avait triomphé et remporté le Molière du second rôle. En 1998, on la retrouve dans
Le Dîner De Cons de Francis Veber,
Paparazzi et
La Nouvelle Eve.
En 1999,
Catherine Frot tient enfin le premier rôle dans
La Dilettante de Pascal Thomas. Elle montre une nouvelle facette de ses talents d'actrice dans
Chaos (2001) de Coline Serrreau. Elle enchaîne ensuite les apparitions sur le grand écran :
7 Ans De Mariage,
Chouchou,
Les Soeurs Fâchées. Elle est l'un des pivots de la trilogie de Lucas Belvaux :
Un Couple épatant,
Cavale,
Après La Vie.
Catherine Frot incarne en 2005 la femme sévère de Jacques Villeret dans
Vipère Au Poing puis tourne avec Gérard Jugnot dans
Boudu ainsi qu'avec Pascal Thomas dans
Mon Petit Doigt M'A Dit la même année. L'année suivante, on la retrouve dans le premier opus de Florence Moncorgé-gabin
Le Passager De L'été et joue une pianiste désoeuvrée dans
La Tourneuse De Pages, un rôle qui lui vaut une nouvelle nomination aux César.
En 2007, on la retrouve en femme au foyer fan d'un écrivain populaire dans
Odette Toulemonde d'Eric-emmanuel Schmitt. En 2008,
Catherine Frot joue aux côtés de Sandrine Bonnaire dans
L'Empreinte De L'Ange. L'année suivante, on la retrouve dans
Les Derniers Jours Du Monde des frères Larrieu et dans
Le Vilain de et avec Albert Dupontel.
En 2010, elle est l’héroïne et agent secret déjanté
Imogène Mccarthery, des deux nouveaux réalisateurs, ex-scénaristes, Alexandre Charlot et Franck Magnier, tiré de l’œuvre littéraire
Ne vous fâchez pas Imogène de Charles Exbrayat. La même année, elle est Fabienne Bourrier, Capitaine de police sur les traces d'un enfant disparu dans le drame
Coup D'éclat.
En 2012,
Catherine Frot retrouve André Dussollier pour
Associés Contre Le Crime, puis tient le rôle principal de la comédie
Bowling. Cette même année, elle est aussi cuisinière au Palais de l'Elysée dans
Les Saveurs Du Palais, un rôle qui lui vaut une nomination à la
38e Cérémonie Des César 2013.