Catherine Deneuve (Parijs, 22 oktober 1943) is de artiestennaam van Catherine Dorléac, een Franse actrice. Zij is de zus van Françoise Dorléac. Hun ouders Maurice Dorléac en Renée Simonot (echte naam: Renée Deneuve) waren eveneens acteurs.
Deneuve debuteerde op haar dertiende (in 1956) op het witte doek (in Les Collégiennes). Hierbij nam ze de geboortenaam van haar moeder aan. Ze kreeg pas enige bekendheid in 1964, met haar rol in Les Parapluies de Cherbourg (Grand Prix van het filmfestival van Cannes). Vanaf dat moment heeft ze zich ontwikkeld tot een van de belangrijkste vrouwen op het Franse doek en een van de topsterren van de internationale filmscene in de late jaren zestig.
Deneuve is niet alleen als actrice actief; ze is ook zakenvrouw van haar eigen productiemaatschappij (1971 - Les Films de la Citrouille) en model (in de jaren tachtig was ze het gezicht voor de parfums van Chanel) en heeft sinds 1986 haar eigen parfum.