Veleposlanica UNESCO-a za očuvanje svjetske filmske baštine Catherine Deneuve, koja je dosad snimila više od 60 filmova, započela je karijeru 1962. filmom "Porok i vrlina" redatelja Rogera Vadima.
Postala je zvijezda uz pomoć glazbe, pored svoje sestre Francoise Dorleac u filmu "Cherbourški kišobrani" (1963.), za koji je dobila Zlatnu palmu u Cannesu, te "Djevojkama iz Rocheforta" (1966.), oba u režiji Jacquesa Demyja.
Snimivši Bunuelove filmove "Ljepotica dana" (1967.) i "Tristana" (1970.), Catherine Deneuve se razvija u jednu od vodećih glumica francuske kinematografije, u kojoj istiskuje Brigitte Bardot, i vrhunsku žensku zvijezdu međunarodnog filma u drugoj polovici 60-ih godina.
Uloge u filmovima "Indokina" i "Posljednji metro" priskrbile su joj francusku filmsku nagradu Cesar za najbolju glumicu - 1981. i 1993., a nakon razočaravajućih "Opasnih veza" koje je za postaju TF1 režirala Josee Dayan, Catherine Deneuve odnedavno snima i za televiziju.
U pripremi za 2004. godinu je mini-serija "Marie Bonaparte" u režiji Benoita Jacquota, u kojoj Catherine Deneuve tumači glavnu ulogu.