Catherine Deneuve (lahir 22 Oktober 1943) adalah seorang aktris Prancis. Dia adalah putri dari dua aktor terkenal. Dia memiliki dua saudara perempuan; Françoise Dorléac (1942-1967) dan Sylvie (lahir 1946), juga keduanya aktris, yang pertama tewas dalam kecelakaan mobil. Dia memiliki saudara tiri dari pihak ibu, Danielle (lahir 1937).
Dia mulai berakting di film saat remaja. Peran utama pertamanya adalah dalam film Jacques Demy tahun 1964 Les Parapluies de Cherbourg. Sejak saat itu, ia telah bekerja dengan beberapa sutradara film terbesar, terutama Roman Polanski dalam film Repulsion (1965), dan Luis Buñuel dalam film Belle de Jour (1967) dan Tristana (1970) dan François Truffaut dalam film Le Dernier Métro (1982). Dia membuat iklan untuk parfum Chanel No 5. Dia adalah teman dekat perancang busana Yves Saint Laurent.
Dia menikah dengan fotografer Inggris David Bailey dari tahun 1965 hingga 1972. Dia memiliki hubungan dengan sutradara film Roger Vadim (1928-2000), yang dengannya dia memiliki seorang putra, Christian Vadim (lahir 1963), dan aktor Italia Marcello Mastroianni (1924-1996), yang dengannya dia memiliki seorang putri, Chiara Mastroianni (lahir 1972). Kedua anaknya adalah aktor.