Катрин Фро родилась 1 мая 1956 года в Париже в семье инженера и учительницы математики. У неё есть младшая сестра Доминик Фро, также актриса. Катрин училась в школе драматического искусства Рю-Бланш и Высшей национальной консерватории драматического искусства. Она является одним из основателей театральной труппы Chapeau Rouge, созданной в 1978 году. С середины 1970-х годов Фро помимо работы в театре начала сниматься в телевизионных фильмах и телесериалах, в большом кино дебютировала в 1980 году с небольшой ролью в картине «Мой американский дядюшка». В дальнейшем она стала успешной киноактрисой и десять раз была номинирована на национальную кинопремию «Сезар». Фро дважды выигрывала эту награду: в 1997 году за лучшую женскую роль второго плана в комедии «Семейная атмосфера» и в 2016 году за лучшую женскую роль в драме «Маргарита».
В 1987 году Фро вышла замуж за режиссёра и сценариста Мишеля Кувелара, который снял фильм «Неразлучники» с Катрин в главной роли. В 1996 году они удочерили девочку из Мавритании по имени Сюзанна. Фро является офицером французского ордена «За заслуги», кавалером орденов Искусств и литературы и Почётного легиона
