Catherine Allégret est la fille de la commédienne Simone Signoret et Yves Allégret le réalisateur de film, mais aussi la nièce de Marc Allégret célèbre metteur en scène et découvreur de talents.

Elle est la mère de Benjamin Castaldi (présentateur de télévision).

Enfant d'acteurs (puisque c'est Yves Montand qui a partagé la plus grande partie de sa vie avec sa mère), elle a vécu une enfance de solitude qu'elle raconte dans sa biographie : "Des souvenirs et des regrets aussi".

Catherine Allégret est avant tout connu pour la carrière de commédienne.