Катрін Муше народилася 21 серпня 1959 року у Парижі, Франція. Отримавши вчений ступінь з філософії, Катрін поступила до Національної консерваторії драматичного мистецтва, де навчалася у Жака Лассаля[fr] та Клода Режі[1]. З 1979 по 1981 роки вона виступала на сцені театру з п'єсою «Панірувальні сухарі» (La Mie de Pain). Потім грала у п'єсах: «Летучий голландець» (1982), «Інтерлюдії» (1983), «Мосьє Вітрак» (1984) та «Усередині» (1985).
Наприкінці 1980-х та у 1990-х Катрін Муше виступала у театрі, граючи у виставах «Якщо сонце не повернеться» (Si le soleil ne revenait pas, 1987), «Добрий вечір» (1994) та «Кінець серпня, початок вересня» (Fin août, début septembre, 1998).
У 1999 році Катрін Муше зіграла свою другу значну роль, секретаря Люсі, у фільмі «Мій маленький бізнес» (1999) П'єра Жоліве, за яку була номінована на «Сезара» у категорії за найкращу роль другого плану[1].
Довівши певну свободу у своїй творчості, Катрін Муше з початку 2000-х років активно знімається у кіно та на телебаченні[1].