Iniziata in Colombia, la carriera di Catalina Denis è nata con Gérard Krawczyk, nel
blockbuster francese Taxxi 4 scritto e prodotto da Luc Besson. Nel 2008, è stata scelta per il ruolo femminile principale accanto a Roschdy Zem nel film di Olivier Van Hoofstadt Go Fast in cui recita il difficile ruolo di un doppio agente. Ha inoltre recitato per Pascal Bourdiaux in Le Mac e per Hervé Renoh in
Paris Express, che ha riscosso grande successo sia in Francia sia nel resto
d'Europa. Nel 2011, ha recitato assieme a Tomer Sisley e a Joey Starr nel film di Frédéric Jardin
Notte Bianca. Dal 2013, ha recitato in varie serie tv. Nel 2014 partecipa al film Brick Mansions di Camille Delamarre.
