CATHERINE CORSINI recibió clases de interpretación de comedia con Antoine Vitez.
Corsini dirige tres cortometrajes a principios de los años 80, todos ellos multipremiados. A los 30 años, dirige su primer largometraje, POKER, una película de cine negro sobre la adicción al juego de una mujer. A continuación, dirige el telefilme INTERDIT D'AMOUR, destacado en varios festivales. LES AMOUREUX, seleccionada en Cannes en 1994 en la sección Cinéma en France, es aclamada por la crítica. Al año siguiente, JEUNESSE SANS DIEU también se presenta en Cannes en esa misma selección.
Se convierte en un nombre conocido con LA NUEVA EVA, presentada en la sección Panorama de la Berlinale en 1999. EL ENSAYO es seleccionada en la Competición Oficial de Cannes en 2001. Sigue con MARIEÉS MAIS PAS TROP y LES AMBITIEUX, presentada en el Festival de Roma. Su séptimo largometraje, PARTIR, obtiene un gran éxito en Francia y en el extranjero, y destaca en el Festival Internacional de Cine de Toronto.
Vuelve a Cannes en 2013 con TRES MUNDOS en la sección Un Certain Regard, presentada posteriormente en Toronto. La película gana el Bayard de Oro al Mejor Guion en Namur. UN AMOR DE VERANO, galardonada con el Premio Variety de la Piazza Grande de Locarno y es nominada a dos César en 2016. Con UN AMOR IMPOSIBLE, adaptación de la novela homónima de Christine Angot, Catherine Corsini recibe el premio SACD, el premio Henri Langlois y el premio Alice Guy, así como cuatro nominaciones en los César de 2019 (mejor actriz, mejor actriz revelación, mejor adaptación y mejor música original).
Su última película, LA FRACTURA, con Valeria Bruni-Tedeschi, Marina Foïs y Pio Marmaï, se presentó en Competición en la Sección Oficial del Festival de Cannes 2021, donde obtubo el Premio Queer Palm.