Catherine Deneuve (nar. 22. října 1943) je francouzská herečka. Je dcerou dvou známých herců. Má dvě sestry: Françoise Dorléac (1942-1967) a Sylvie (nar. 1946), obě rovněž herečky, první z nich zahynula při autonehodě. Z matčiny strany má nevlastní sestru Danielle (nar. 1937).
Jako teenagerka začala hrát ve filmech. Její první větší role je ve filmu Jacquesa Demyho Les Parapluies de Cherbourg z roku 1964. Od té doby spolupracovala s největšími filmovými režiséry, zejména s Romanem Polanskim ve filmu Repulsion (1965), s Luisem Buñuelem ve filmech Belle de Jour (1967) a Tristana (1970) a s Françoisem Truffautem ve filmu Le Dernier Métro (1982). Natočila reklamu na parfém Chanel No. 5. Je blízkou přítelkyní módního návrháře Yvese Saint Laurenta.
V letech 1965-1972 byla provdána za britského fotografa Davida Baileyho. Měla vztah s filmovým režisérem Rogerem Vadimem (1928-2000), s nímž měla syna Christiana Vadima (nar. 1963), a italským hercem Marcellem Mastroiannim (1924-1996), s nímž měla dceru Chiaru Mastroianni (nar. 1972). Obě její děti jsou herci.