Catherine Frot nació el 1 de mayo de 1956 en París, Francia. A los 14 años empezó a tomar clases de actuación en el Conservatoire de Versailles. Después de terminar sus estudios, Catherine formó la compañía teatral Chapeau Rogue, con la que comenzaría su destacada carrera, presentándose en varias obra exitosas.

Debutó en el cine en la cinta Mon oncle d'Amérique (1980), del realizado Alain Resnais. Catherine alternó en el cine y el teatro durante la década de los 80.

Uno de sus papeles más importantes sucedió en la comedia Un air de famille (1996), por la cual obtuvo el premio César en la categoría de mejor actriz secundaria. Poco después participó en la celebrada comedia Cena de idiotas (1998), de Francis Veber, al lado de Thierry Lhermitt y Jacques Villeret.

Frot ha sido una presencia constante en el cine desde entonces, participando en cintas como Chaos (2001), Cavale (2002), Un couple épatant (2002), Les soeurs facheés (2004), Odette Toulemonde (2006), entre varias.

Catherine Frot es también un oficial de la Orden Nacional del Mérito en Francia.