Катрін Фро народилася 1 травня 1956 року в 13-му окрузі Парижа в сім'ї інженера і вчительки математики. Родина Фро походить з Рошфора, департамент Приморська Шаранта. З 1977 по 2001 рік дядько Катрін, Жан-Луї Фро, займав пост мера Рошфора. У Катрін є сестра Домінік, яка також стала акторкою.
Катрін Фро досить рано захопилася театром, і вже в 14 років вона поступила на курси акторської майстерності при Версальській консерваторії, а в 1974-му — в Національну Консерваторію драматичного мистецтва, де навчалася разом з Жаном-П'єром Дарруссен та Аріаною Аскарід. Студенти Консерваторії через рік заснували театральну трупу «Компанія Червоної Шапочки» (фр.Compagnie du Chapeau Rouge)[1], і вже їх перші вистави були відмічені на фестивалі в Авіньйоні 1975 року. Трупа незабаром розпалася, проте її учасники не залишилися без роботи — відтоді Катрін постійно працює в театрі, регулярно отримуючи різноманітні премії. Одна з найвідоміших театральних ролей Катрін Фро — пані де Турвель у спектаклі «Небезпечні зв'язки» за мотивами роману Шодерло де Лакло.
У кіно Катрін Фро дебютувала маленькою роллю в «Моєму американському дядечку» Алена Рене, після чого практично 20 наступних років грає майже виключно в кінокомедіях. Першою яскравою роботою акторки стала роль Беатріси у фільмі Жана-Шарля Таккелла «Сходи С» (1985). За цю роль вона була номінована на премію «Сезар» у категорії «Найкраща акторка другого плану».
Після успіху «Сімейної атмосфери» Катрін Фро часто з'являлася на екрані в образі злегка манірної буржуазної пані[2]. Подібних героїнь вона зіграла у фільмах «Вечеря з недоуком» (1998), «Папарацці» (1999), «Нова Єва» (1999). Першу головну роль П'єретти Дюморьє Катрін Фро зіграла в комедії Паскаля Тома «Дилетантка» (1999).
У 2000-і роки Катрін Фро зіграла кілька серйозних драматичних ролей — таких, як у фільмах «Хаос» (2001), «Асистентка» (2006) і знаменитій трилогії Люка Бельво — «Дивовижна пара» (2001), «Втеча» (2002) та «Після життя» (2003).
У 2006 році Катрін Фро взяла участь в створенні анімаційного фільму «Нові пригоди Попелюшки», озвучивши злу мачуху.
У 2008 році Фро зіграла головну роль в дебютному фільмі Сіфі Неббу — психологічному трилері «Слід з ангела».
Катрін Фро часто знімається у фільмах детективного жанру. У 2005 році вона зіграла роль жінки-детектива Пруденс Бересфорд у фільмі Паскаля Тома «Клацни пальцем тільки раз» — екранізації однойменного романуАгати Крісті. У 2008 році вийшов ще один фільм про розслідування Пруденс Бересфорд під назвою «Злочини — це наш бізнес», а у 2010 році відбулася прем'єра детективної драми «Імоджен МакКартері», заснованої на творах Шарля Ексбрайяро.