Catherine Deneuve, właśc. Catherine Fabienne Dorléac (ur. 22 października 1943 w Paryżu) – francuska aktorka filmowa, określana często mianem pierwszej damy francuskiego kina.
Jest młodszą córką francuskiego aktora Maurice’a Dorléaca i Renée Deneuve. Jej starsza siostra Françoise Dorléac, również popularna aktorka, zginęła w wypadku samochodowym. Matka zrezygnowała z kariery scenicznej, ojciec zaś pracował przy dubbingu zagranicznych filmów, potem jako przedstawiciel wytwórni Paramount.
Deneuve zachęcona przez ojca zadebiutowała w filmie jako nastolatka w 1956, kiedy pojawiła się w obrazie zatytułowanym Les collégiennes. Przełomem w jej karierze okazał się musical Parasolki z Cherbourga (1964) Jacques’a Demy. Później zagrała u tak znanych reżyserów jak Roman Polański (Wstręt) oraz Luis Buñuel (Piękność dnia). Premiera tego ostatniego filmu wywołała sporo kontrowersji, ale dzięki niemu Deneuve zyskała pozycję pierwszej damy francuskiego kina.