Quando criança, desempenhou papéis nos musicaisAnnie eBugsy Malone doWest End. No cinema, sua estreia veio no malsucedido filme franco-italianoSherazade (1990), ela teve maior destaque com um papel regular na série de televisão britânicaThe Darling Buds of May (1991-1993). Em seguida, Zeta-Jones mudou-se para Los Angeles e se estabeleceu em Hollywood com papéis que destacaram seu apelo sexual, como no filme de açãoA Máscara do Zorro (1998)[6] eArmadilha (1999).[7]
Além de atuar, Zeta-Jones apoia várias instituições de caridade e causas[10], e é um rosto conhecido de muitas marcas famosas.[11] Sua luta contra a depressão e o transtorno bipolar foi muito discutido pela mídia.[12] É casada com o ator americanoMichael Douglas, com quem tem dois filhos.
Sua carreira artística começou ainda cedo. Antes dos dez anos de idade, Catherine já cantava e dançava na companhia teatral de uma congregaçãocatólica. Aos 15 anos, deixouSwansea e foi paraLondres, tentar fazer sucesso nos palcos. Estreou no cinema em 1990, no filmeLes mille et une nuits do diretor francêsPhilippe de Broca. Em 1991, participou da série britânicaThe Darling Buds of May.[13][14] Em 1992 e 1993 participou do seriadoThe Young Indiana Jones Chronicles. Em 1995, estrelou no papel-título da minissérieCatherine the Great, sobre a imperatriz russaCatarina II.
Em 1996, Catherine estrelou no filmeThe Phantom e num mal-sucedido filme para a rede de televisão americanaCBS sobre o naufrágio doTitanic. Apesar do fracasso deste último, foi graças a ele que Catherine conquistou sucesso internacional no ano seguinte.Steven Spielberg viu o filme e ficou encantado com o talento da atriz, indicando-a para o papel feminino principal deA Máscara do Zorro, onde atuou ao lado do ator espanholAntonio Banderas. Em 1999, protagonizouA Armadilha, ao lado deSean Connery. No mesmo ano, estrelou emThe Haunting, ao lado deLiam Neeson eOwen Wilson.
Michael Douglas, ao verA Máscara do Zorro, encantou-se com a beleza de Catherine, e durante o Festival de Deauville, em Setembro de 1998, onde Michael divulgavaUm Crime Perfeito, pediu ao amigoAntonio Banderas que apresentasse os dois. Catherine e Michael casaram em Novembro de 2000, após pouco mais de dois anos de namoro. Juntos, têm dois filhos: Dylan Michael Douglas (n. 8 de agosto de 2000) e Carys Zeta Douglas (n. 20 de abril de 2003). Catherine é madrasta de Cameron Douglas (n. 13 de dezembro de 1978), filho de Michael e Diandra Luker (esta união durou até 2000).