Caterina Murino nasceu em 15 de setembro de 1977, em Cagliari, Sardenha, Itália. Em 1996, ela alcançou o quarto lugar no concurso Miss Itália. Depois, mudou-se para Milão, onde começou a trabalhar como modelo em comerciais para Mastercard, Swatch, Mercedes Benz e Nescafe, entre outros. De 1999 a 2000, estudou atuação na Scuola di Cinema e Teatro di Francesca de Sapio, na Itália. Em 1999, Murino fez sua estreia como atriz em uma produção teatral de Richard III e também em várias peças em língua italiana. Em 2002, iniciou sua carreira no cinema e na televisão, atuando em pequenas participações em produções italianas, alemãs e francesas. Seu grande destaque veio em 2004, quando co-estrelou ao lado de Jean Reno na comédia francesa L'enquête Corse (2004).
Caterina Murino é trilingue, falando francês e inglês além de seu italiano nativo. Ela é uma atriz versátil e uma boa atleta. Seus talentos incluem canto, dança de tango, flamenco e danças orientais, além de equitação. Ela co-estrela como Solange, uma das três Bond girls, ao lado de Daniel Craig em Casino Royale (2006).
| Ano | Nota | Título | Personagem |
|---|---|---|---|
| 2026 | Fausse note | Annah Dinkel | |
| 2022 | Maestro(s) | Rebecca Martinelli | |
| 2022 | Encurralados em Veneza | Claudia | |
| 2021 | Meu Irmão, Minha Irmã | Giada | |
| 2019 | Toute ressemblance… | Elisa | |
| 2018 | Se son rose... | Benedetta | |
| 2017 | A Voz da Pedra | Malvina | |
| 2015 | Esquadrão de Elite | Margaux | |
| 2011 | Fuga Pela Vida | Anna Adrien | |
| 2010 | Comme les 5 doigts de la main | Linda Hayoun | |
| 2010 | Jogos Suicidas | Sofia Valenti | |
| 2007 | Escola para Garotas Bonitas e Piradas | Miss Maupassant | |
| 2007 | Non pensarci | Nadine | |
| 2006 | 007: Cassino Royale | Solange | |
| 2006 | S.O.S.: Amigos para Sempre! | Helena | |
| 2004 | Missão Córsega - O Filme | Léa Léoni |