Catherine Lefroid a été formée par Michel Fau et Raymond Acquaviva à l’Ecole Florent et par l’Académie Fratellini pour les arts du cirque. En 2002, elle est sélectionnée par l’Adami et participe à l’opération des Talents Cannes Adami, au Festival de Cannes. Au théâtre, elle joue dans plus de 20 pièces allant de la tragédie grecque à la comédie, à Paris et en tournée. Elle écrit et interprète, de nombreux formats courts et chroniques pour différentes chaines. Au cinéma et à la télévision, elle est dirigée entre autres, par : Cédric Klapisch, Philippe Faucon, Etienne Chatiliez, Thierry Petit, Arnaud Sélignac, Philippe Triboit, Xavier Legrand ou encore par Jean-Xavier de Lestrade dans « Jeux d’influence ». 

Catherine est à l’affiche du film de Thomas Salvador, « La Montagne », récompensé par le « Prix de la SACD » de la « Quinzaine des Réalisateurs », au Festival de Cannes et reçoit le prix de la meilleure comédienne pour " Le Rôle d'une Vie" de O.Ka, au Cannes Films Award 2025.