Katharina Thalbach (* 19. Januar 1954 in Ost-Berlin, bürgerlich Katharina Joachim genannt Thalbach) ist eine deutsche Schauspielerin und Regisseurin.
Katharina Thalbach entstammt einer Theaterfamilie, ihr Vater war der Regisseur Benno Besson, ihre Mutter war die Schauspielerin Sabine Thalbach. Der Schauspieler Pierre Besson und der Regisseur Philippe Besson sind ihre Halbbrüder, und auch ihre Tochter Anna Thalbach (aus der Beziehung zu dem Schauspieler Vladimir Weigl) ist Schauspielerin, ebenso ihre Enkelin Nellie. Der Geiger Joseph Joachim war ein Cousin ihres Urgroßvaters.
Sie wuchs im Theatermilieu auf; häufig begleitete sie ihre Mutter ins Theater. Seit ihrem fünften Lebensjahr stand Katharina Thalbach auf der Bühne und spielte in Filmen mit. Nach dem Tod ihrer Mutter 1966 kümmerte sich unter anderem Helene Weigel, die Witwe Bertolt Brechts, um ihre schauspielerische Ausbildung und bot ihr einen Meisterschülervertrag am Berliner Ensemble an. Während ihrer Schulzeit erhielt sie außerdem Schauspielunterricht bei Doris Thalmer.