Fille d'un ingénieur et d'une prof de maths, Catherine Frot entre à 17 ans à l'Ecole de la Rue Blanche, puis au Conservatoire. Confondatrice en 1978 de la Compagnie du Chapeau Rouge, à laquelle se joindra bientôt Jean-Pierre Darroussin. Elle fait sa première apparition à l'écran en 1980 dans Mon oncle d'Amérique de Resnais. Tout en continuant de se consacrer essentiellement au théâtre, elle trouve quelques petits rôles au cinéma (Psy, Elsa, Elsa, Chambre à part). Voisine de Robin Renucci dans Escalier C, elle obtient pour cette prestation une nomination au César du meilleur second rôle. Au milieu des années 90, Catherine Frot triomphe sur les planches dans Un air de famille, le spectacle de Bacri et Jaoui : elle y interprète Yoyo, la belle-soeur nunuche, un personnage drôle et attendrissant qui lui vaut le Molière du second rôle. Lorsque Cédric Klapisch adapte la pièce à l'écran, le succès est encore au rendez-vous, et l'actrice décroche un César en 1997. Abonnée aux rôles de bourgeoise un peu pincée, elle enchaîne alors les comédies : maîtresse de Lhermitte dans Le Dîner de cons de Francis Veber (1998), elle apparaît également dans Paparazzi, puis La Nouvelle Eve de Catherine Corsini.En 1999, Catherine Frot est pour la première fois en haut de l'affiche grâce à La Dilettante, succès-surprise de Pascal Thomas, dans lequel elle campe une provinciale au caractère bien trempé. Avec sa voix un rien gouailleuse, l'actrice continue de s'illustrer dans la comédie, de Chouchou aux Soeurs fâchées en passant par les analyses fantaisistes sur la vie de couple que sont Eros thérapie et 7 ans de mariage. Mais elle dévoile bientôt d'autres facettes de son talent : vedette de Chaos, film engagé de Coline Serreau, elle est en 2003 l'un des pivots de la trilogie de Lucas Belvaux Un couple épatant Cavale Après la vie, incarnant avec une sobriété exemplaire une terroriste repentie. Héroine d'oeuvres qui revisitent le patrimoine national (Vipère au poing, Boudu), la très populaire Catherine Frot retrouve en 2005 Pascal Thomas à l'occasion de la comédie policière Mon petit doigt m'a dit.
Mais elle dévoile bientôt d'autres facettes de son talent :la pianiste secrète de La Tourneuse de pages (2006) ou la mère inquiète de L' Empreinte de l'ange. Héroïne d’œuvres qui revisitent le patrimoine national (Vipère Au Poing, Boudu), Frot ajoute aussi de nouveaux spécimens à sa galerie de femmes candides et décalées (Les Sœurs fâchées en 2005, Odette Toulemonde en 2007). S'essayant au film d'animation (Cendrillon & le prince (pas trop) charmant), elle se grime en vieille dame pour les besoins du Vilain (2009) d’Albert Dupontel. Elle alterne comédies grand public (Imogène McCarthery) et projets plus singuliers (Les Derniers jours du monde en 2009 ou le polar social Coup d'éclat en 2011).
Cependant, la comédie reste l'un des genres préférés de l'actrice. En 2012, elle tient ainsi le rôle principal de Bowling aux côtés de Mathilde Seigner et d'actrices comiques comme Laurence Arne et Firmine Richard, avant de retrouver ensuite d'anciennes connaissances (Pascal Thomas, André Dussollier et son personnage de Prudence Beresford). La même année, c'est à un nouveau venu qu'elle donne la réplique dans Les Saveurs du palais : Jean D'ormesson. Dans le film, elle incarne la première femme cuisinière à l’Élysée, choisie par un François Mitterrand qu'interprète le célèbre académicien.
