Catherine Jacob est une actrice française née le 16 décembre 1956 dans le 17e arrondissement de Paris.
Catherine Jacob passe une partie de sa jeunesse à Compiègne, où elle est scolarisée à l'école primaire puis au lycée Pierre-d'Ailly. Son père était chirurgien dentiste et sa mère Éliane était orthodontiste. Elle a un jeune frère.
Après avoir quitté très rapidement des études d'architecture qu'elle ne voulait pas faire, Catherine Jacob s'installe à Paris et s'inscrit au Cours Florent, où elle étudie de 1978 à 1980.
Au début des années 1980, elle apparaît dans des productions telles que Un amour de Swann de Volker Schlöndorff (1984), Souvenirs, Souvenirs d'Ariel Zeitoun (1984), Les Nanas d'Annick Lanoë (1985), L'État de grâce de Jacques Rouffio (1986) et Maladie d'amour de Jacques Deray (1987). Elle joue également des rôles mineurs à la télévision dans des séries comme Dickie-roi (1981), L'Esprit de famille (1982), Toutes griffes dehors (1982), Julien Fontanes, magistrat (1983), Marie Pervenche (1984), Sentiments (1987) et Qui c'est ce garçon ? (1987).
En 1985, elle écrit et joue son premier seule en scène appelé Bienvenue au Club, traçant onze portraits de personnages. Le spectacle est mis en scène par Rémi Chenylle. Elle fait des festivals et le joue pendant plus d'un an jusqu'en 1986.
La carrière de Catherine Jacob s'accélère en 1988, lorsqu'elle est choisie pour le rôle de Marie-Thérèse, dans La vie est un long fleuve tranquille d'Étienne Chatiliez pour lequel elle remporte le César du meilleur espoir féminin. La même année, elle fait ses débuts au théâtre dans la pièce Paris-Nord, attractions pour Noces et Banquets écrite, mise en scène et jouée par Jacques Bonnaffé. Initialement prévue pour dix représentations, elle sera jouée pendant près de trois ans, à Paris puis en tournée au vu du succès rencontré. À la télévision, on la retrouve brièvement dans Le Vent des moissons aux côtés d'Annie Girardot puis dans un épisode de Les Cinq Dernières Minutes avec Eddie Constantine.
En 1989, elle poursuit sa tournée théâtrale et en parallèle, elle apparaît au cinéma dans Les Maris, les Femmes, les Amants de Pascal Thomas où elle campe l'un des personnages principaux et à la télévision, dans les téléfilms L'Été de la révolution de Lazare Iglesis, avec Brigitte Fossey et Le vagabond de la Bastille de Michel Andrieu, dans des seconds rôles. Elle joue également dans un épisode de la série Imogène avec Dominique Lavanant, sous la direction de François Leterrier.
Elle retrouve le metteur en scène Étienne Chatiliez en 1990 pour la comédie Tatie Danielle, aux côtés de Tsilla Chelton, pour lequel elle reçoit une nomination du César de la meilleure actrice dans un second rôle. Côté théâtre, elle termine la tournée de Paris-Nord, attractions pour Noces et Banquets et enchaîne avec une nouvelle pièce : Le Malade imaginaire dans une mise en scène d'Hans-Peter Cloos, joué au Théâtre national de Chaillot.
En 1991, elle reçoit sa troisième nomination au César pour son rôle d'Evangéline Pelleveau dans Merci la vie de Bertrand Blier. Elle refuse le rôle de Marie-Laurence Granianski dans L'Opération Corned-Beef pour tourner ce film. Merci la vie reçoit au total 7 nominations aux César et s'avère être un beau succès au box-office, cumulant plus d'un million d'entrées. Le casting inclut Charlotte Gainsbourg, Anouk Grinberg, Michel Blanc, Jean Carmet, Annie Girardot, Jean-Louis Trintignant et Gérard Depardieu. Elle s'entend très bien avec Depardieu sur le tournage et il propose alors à Gérard Lauzier de lui donner un rôle dans son prochain film, à ses côtés. Elle campe ainsi le personnage de Christelle dans Mon père, ce héros, un nouveau succès qui rassemble plus 1,4 million de spectateurs. Elle tourne également dans le court-métrage Contes à rebours, réalisé par Gilles Porte. En juin, elle anime un numéro de Les Nuls, l'émission avec Les Nuls.
Son année 1992 est marquée par le théâtre. Elle joue d'abord Ubu roi d'Alfred Jarry, mis en scène par Roland Topor au Théâtre national de Chaillot, puis elle retrouve le metteur en scène Hans-Peter Cloos pour une adaptation de la pièce Chambres, écrite par Philippe Minyana, au Théâtre Paris-Villette. Au cinéma, elle est au casting de La Fille de l'air de Maroun Bagdadi où elle apparaît aux côtés de Béatrice Dalle, et à la télévision dans Bella vista d'Alfredo Arias où elle tient le rôle principal. Elle joue également dans trois courts-métrages : Cocon de Martin Provost, O mon amour de Paul Minthe et Tout petit déjà de David Carayon.
En 1993, elle campe le rôle de Fleurette dans la comédie à succès La Soif de l'or de Gérard Oury, avec Christian Clavier et Tsilla Chelton. Le film rassemble plus d'1.5 million de spectateurs. Elle donne la réplique à Roger Hanin et Macha Méril dans le téléfilm L'Éternel Mari de Denys Granier-Deferre et à Dominique Pinon dans le court-métrage Stella plage, réalisé par Élizabeth Prouvost.
En 1994, elle reçoit sa 4e nomination aux César pour sa prestation dans la comédie Neuf mois de Patrick Braoudé. Elle est également en tête d'affiche de deux autres films : Les Braqueuses de Jean-Paul Salomé, avec Clémentine Célarié et Annie Girardot et Dieu que les femmes sont amoureuses de Magali Clément, avec Étienne Chicot et Mathieu Carrière. Elle joue aussi sous la direction de Philippe de Broca pour le téléfilm Le Jardin des plantes, avec Claude Rich. Elle fait son retour au théâtre avec la pièce Drame au concert écrite et mise en scène par Victor Lanoux.
L'année suivante, elle achève sa tournée théâtrale et retrouve le réalisateur Étienne Chatiliez pour la troisième fois, en apparaissant dans le film Le bonheur est dans le pré, aux côtés de Michel Serrault, Eddy Mitchell et Sabine Azéma. Le film est un gros succès réunissant près de 5 millions de spectateurs et reçoit 6 nominations aux César. Elle est joue également dans le téléfilm Les maîtresses de mon mari avec Marie-Christine Barrault.
Depuis la fin des années 1990, Jacob joue principalement des premiers rôles à la télévision et des seconds rôles au cinéma.
En 1996, elle est Carla Milo, une égocentrique comédienne, dans Les Grands Ducs de Patrice Leconte, où elle donne la réplique à Jean-Pierre Marielle, Philippe Noiret et Jean Rochefort. Elle est à l'affiche de deux autres films : Oui d'Alexandre Jardin, avec Pierre Palmade et Claire Keim puis Pourvu que ça dure de Michel Thibaud, avec Gérard Darmon, Emmanuelle Seigner et Ticky Holgado. Elle apparaît également dans deux courts, Un bel après-midi d'été d'Artus de Penguern et Ultima hora avec François Berléand. À la télévision, elle tient le premier rôle dans le téléfilm Sur un air de mambo de Jean-Louis Bertuccelli, pour lequel elle remporte le prix de la Meilleure Actrice au Shanghai International TV Festival devenant la première comédienne française récompensée. Elle a un rôle dans un autre téléfilm, Barrage sur l'Orénoque de Juan Luis Buñuel avec Élizabeth Bourgine et Georges Corraface et débute une nouvelle pièce, mise en scène, cette fois-ci par Jérôme Savary au Théâtre national de Chaillot : Le Bourgeois gentilhomme de Molière.
L'année suivante, elle tourne dans trois films. Elle retrouve Gérard Depardieu dans XXL d'Ariel Zeitoun. Michel Boujenah, Elsa Zylberstein, Gina Lollobrigida et Emmanuelle Riva sont aussi à l'affiche de cette comédie. Elle joue ensuite Yolande, une prostituée, dans le film Messieurs les enfants, avec Pierre Arditi, François Morel, Zinedine Soualem et Michel Aumont. Enfin, elle joue avec Jean-Claude Dreyfus dans La Ballade de Titus de Vincent de Brus. À la télévision, elle porte le téléfilm Maintenant ou jamais avec Daniel Russo et remporte le Prix d'interprétation Féminin au Rencontres internationales de télévision de Reims pour sa performance. Elle joue également dans le téléfilm La vie à trois avec Aurélien Recoing.
En 1998, elle devient récurrente dans les premiers rôles de téléfilms tel que Qui mange qui ? dont elle est à l'origine du scénario. Le téléfilm rencontre un tel succès que deux suites seront tournées. Elle a le premier rôle dans le téléfilm Maintenant et pour toujours à nouveau aux côtés de Daniel Russo et dans Théo et Marie, réalisé par Henri Helman, avec Véronique Jannot et Jacques Spiesser. Elle fait aussi une apparition dans un épisode de la série Chercheur d'héritiers avec Bernadette Lafont. Au cinéma, elle a un rôle dans le film Que la lumière soit ! d'Arthur Joffé, comprenant un casting très vaste, allant de Yolande Moreau à Michel Galabru ou encore Michael Lonsdale. Elle est jurée pour la seconde année du Festival international du film de comédie de l'Alpe d'Huez, cette année présidé par Philippe de Broca.