Formation
Catherine Rouvel commence à suivre des cours de danse avant de s'orienter vers la comédie. Elle fonde la troupe du Théâtre quotidien. A Paris, elle suit les cours de Berthe Bovy au Centre d'art dramatique de la rue Blanche.
Carrière au cinéma
Catherine Rouvel est une actrice qui ne poursuit pas la gloire à tout prix, lui préférant sa vie privée. Elle apparaît pour la première fois à l'écran en 1956 dans Honoré de Marseille de Maurice Régamey, avant d'être révélée par Jean Renoir dans Le Déjeuner sur l'herbe (1959). Le cinéaste est impressionné par sa beauté qu'il compare à celle des baigneuses peintes par son père Auguste. Catherine Rouvel dévoile ses charmes dans le rôle d'une jeune fille presque entièrement nue qui la rend aussitôt populaire. Elle ne cesse dès lors de tourner, souvent dans des rôles de garces : Landru (1962) de Claude Chabrol, Benjamin ou les Mémoires d'un puceau (1967) de Michel Deville, Borsalino (1969) de Jacques Deray, La Victoire en chantant (1976) de Jean-Jacques Annaud. En 1994, elle a pour partenaires Vanessa Paradis et Gérard Depardieu dans Elisa de Jean Becker.
Autres activités
A partir du milieu des années 1960, Catherine Rouvel privilégie sa carrière théâtrale. Elle joue notamment dans Marius (1964) et Fanny (1969) de Marcel Pagnol et dans Les Frères Karamazov (1972) de Fedor Dostoïeski.
Elle travaille également pour la télévision (Woyzeck, 1964, de Marcel Bluwal ; Les Rois maudits, 1972, de Claude Barma ; Le Tourbillon des jours, 1978, de Jacques Doniol-Valcroze ; Les Voleurs d'enfants, 1981, de François Leterrier).
Ouvrages
- Catherine Rouvel : 40 ans de cinéma, de théâtre et de télévision / Alain Desvignes. - Marseille : Ed. Autres Temps, 1997 .
- Vénus de mélos : les belles actrices du cinéma français des années 60 [Biographie] / Henry-Jean Servat ; préf. de Jean-Claude Brialy. - Paris : H. Veyrier, 1987 .
Périodiques
- Ciné-Revue, n° 13, 31 mars 1983
- Ciné-Revue, n° 7, 11 février 1982
- Télérama, n° 1835, 13 mars 1985
Courts métrages
en tant que : Interprète
 1964 | Demoiselle de coeur (La) | Philippe Arthuys |
| 1971 | Nedostaje mi Sonja Henie | Frederick Wiseman, Dusan Makavejev, Milos Forman, [etc.] |
| 1999 | Monette | Marie Hélia |
Longs métrages
en tant que : Interprète
| 1956 | Honoré de Marseille | Maurice Régamey |
| 1959 | Déjeuner sur l'herbe (Le) | Jean Renoir |
| 1962 | Kriss romani | Jean Schmidt |
| 1962 | Landru | Claude Chabrol |
| 1962 | Roi du village (Le) | Henri Gruel |
| 1963 | Amoureux du "France" (Les) | François Reichenbach, Pierre Grimblat |
| 1963 | Chair de poule | Julien Duvivier |
| 1964 | Copains (Les) | Yves Robert |
| 1964 | Pas perdus (Les) | Jacques Robin |
| 1967 | Benjamin ou Les Mémoires d'un puceau | Michel Deville |
| 1968 | Mister Freedom | William Klein |
| 1969 | Borsalino | Jacques Deray |
| 1970 | Assassins de l'ordre (Les) | Marcel Carné |
| 1970 | Mont-Dragon | Jean Valère |
| 1970 | Rupture (La) | Claude Chabrol |
| 1970 | Soldat Laforêt (Le) | Guy Cavagnac |
| 1971 | Cavale (La) | Michel Mitrani |
| 1972 | Volets clos (Les) | Jean-Claude Brialy |
| 1973 | Heptameron (L') | Claude Pierson |
| 1974 | Borsalino and Co | Jacques Deray |
| 1974 | Destructors (The) Marseille contrat | Robert Parrish |
| 1975 | Chobizenesse | Jean Yanne |
| 1975 | Grands moyens (Les) | Hubert Cornfield |
| 1976 | Victoire en chantant = Noirs et Blancs en couleurs (La) | Jean-Jacques Annaud |
| 1979 | Ecole est finie (L') | Olivier Nolin |
| 1980 | Tendres cousines | David Hamilton |
| 1984 | Louise, l'insoumise | Charlotte Silvera |
| 1986 | Fuegos | Alfredo Arias |
| 1986 | Solitaire (Le) | Jacques Deray |
| 1987 | De sable et de sang | Jeanne Labrune |
| 1992 | Mamies (Les) | Annick Lanoë |
| 1993 | Jean Renoir | David Thompson |
| 1994 | Elisa | Jean Becker |
| 2000 | Va savoir | Jacques Rivette |
| 2000 | Va savoir + | Jacques Rivette |
| 2003 | Rois et reine | Arnaud Desplechin |
| 2009 | Beau rivage | Julien Donada |