Haar carrière begon in de jaren 50 en omvat meer dan 100 films, waaronder klassiekers als Belle de Jour, The Umbrellas of Cherbourg en Indochine.

Ze werkte samen met gerenommeerde regisseurs als Luis Buñuel, Roman Polanski en François Truffaut.

Ze werd vier keer genomineerd voor een César, de belangrijkste Franse filmprijs, en won er een in 1981 voor haar rol in The Last Metro.

Ze ontving ook een ere-César in 2008 voor haar bijdrage aan de Franse cinema.

Naast haar filmcarrière stond Deneuve ook bekend om haar relaties met beroemde mannen, zoals fotograaf David Bailey, regisseur Roger Vadim, Johnny Hallyday en acteur Marcello Mastroianni.

Reclame: N°5, the 1973 Film with Catherine Deneuve: Whispered – CHANEL Fragrance

Met deze laatste kreeg ze een dochter, Chiara Mastroianni, die ook actrice werd.

Deneuve heeft ook een zoon, Christian Vadim, uit haar huwelijk met Roger Vadim. Hij is ook een acteur en in 1999 samen te zien met zijn moeder in de film Le Temps retrouvé.

Ze was nooit getrouwd met Mastroianni, maar bleef bevriend met hem tot zijn dood in 1996.

Deneuve heeft altijd haar privéleven afgeschermd van de media en zei ooit: “Ik ben niet geïnteresseerd in het delen van mijn gevoelens of mijn leven met het publiek.”

Ze is ook een voorvechtster van vrouwenrechten en heeft zich uitgesproken tegen seksueel misbruik en huiselijk geweld.