Catherine Colonna wurde am 16. April 1956 in Tours (Indre-et-Loire) geboren.
Sie machte einen Hochschulabschluss in öffentlichem Recht (Maîtrise 1977 und DEA 1978, entspricht einem Master). Sie ist Absolventin des Pariser Institut d’Études Politiques (IEP, Studienschwerpunkt „Öffentlicher Dienst“, 1980) und studierte an der École nationale d’Administration (ENS, Jahrgang „Solidarité“, 1981-1983).
Ihre diplomatische Laufbahn nahm sie im Jahr 1983 auf, arbeitete zunächst in der Französischen Botschaft in Washington (1983-1986) und war anschließend in der Rechtsabteilung des französischen Außenministeriums für Europafragen und Wirtschaftsrecht zuständig.
Von 1988-1989 arbeitete Catherine Colonna als Beraterin im persönlichen Beraterstab des Ministers für Infrastruktur und Wohnungswesen (Ministre d’État) und von 1989-1990 als Referentin für Europafragen im Planungsstab des französischen Außenministeriums.
Von 1990-1993 war sie als Leiterin des Pressereferats in der Abteilung Presse, Information und Öffentlichkeitsarbeit und anschließend von 1993-1995 als stellvertretende Sprecherin des Außenministeriums tätig.
Von 1995-2004 war Catherine Colonna Sprecherin des Präsidialamtes der Französischen Republik.
Von 2004-2005 arbeitete sie als geschäftsführende Direktorin der französischen Filmförderungsanstalt Centre national de la Cinématographie (CNC) und war Vizepräsidentin des Festival de Cannes.
Von 2005-2007 übte Catherine Colonna das Amt der beigeordneten Ministerin für europäische Angelegenheiten aus.
Von 2008-2010 war sie ständige Vertreterin Frankreichs bei der UNESCO.
Von 2010-2014 war sie im Beratungsunternehmen für Finanzkommunikation Brunswick als Managing Partner des Standorts Paris der Brunswick-Gruppe tätig.
Von 2014-2017 war Catherine Colonna französische Botschafterin in Italien und der Republik San Marino.
Von 2017-2019 war sie ständige Vertreterin Frankreichs bei der OECD.
Von September 2019-Mai 2022 hatte Catherine Colonna das Amt der französischen Botschafterin im Vereinigten Königreich inne, bevor sie am 20. Mai 2022 zur Ministerin für Europa und auswärtige Angelegenheiten ernannt wurde.
Catherine Colonna wurde mit den Orden eines Officier de la Légion d’Honneur (Offizier der Ehrenlegion), eines Officier de l’Ordre du Mérite (Offizier des Nationalen Verdienstordens) sowie eines Commandeur de l’Ordre des Arts et Lettres (Kommandeur im Orden für Kunst und Literatur) ausgezeichnet. Im November 2022 wurde sie in den Rang einer Ambassadrice de France erhoben.