Catarina de Lemos Wallenstein (Londres, 23 de agosto de 1986) é uma atriz portuguesa.
Nascida em Londres, a sua família estabeleceu-se em Lisboa quando era ainda criança. Integrou o coro da Fundação Musical dos Amigos das Crianças Arquivado em 9 de agosto de 2018, no Wayback Machine., onde também estudou violoncelo e canto coral. A mesma fundação levou-a a participar nos elencos infantis de óperas como Tosca, La Bohème, Carmen, no Teatro Nacional de São Carlos.
Frequentou o Liceu Francês Charles Lepierre, onde frequentou o atelier de teatro, que a levou ao Instituto Franco-Português com as peças Sonho de Uma Noite de Verão, de William Shakespeare, e O Equívoco, de Albert Camus. Em 2004 chegou à televisão, integrando o elenco de Só Gosto de Ti, uma mini-série de seis episódios exibida na SIC. Em 2005 participa na série infanto-juvenil Uma Aventura, e aparece na longa-metragem Fin de curso, de Miguel Marti. No ano seguinte marca presença na curta-metragem Sitiados, de Mariana Gaivão (2006) e no telefilme Glória, de José Nascimento. A partir daí divide-se entre o cinema e a televisão. Integrou o elenco das séries Nome de Código: Sintra (2007), Conta-me Como Foi (2007), A Vida Privada de Salazar (2009), Mistérios de Lisboa (2010) e, recentemente, Destino Imortal (2010). No cinema, seguiu-se uma curta participação em Après Lui, de Gaël Morel (2007), onde contracena com Catherine Deneuve, Lobos, de José Nascimento (2007), Um Amor de Perdição, de Mário Barroso (2008) e Singularidades de Uma Rapariga Loura, de Manoel de Oliveira (2009).
Frequentou a licenciatura em Teatro, ramo de Actores da Escola Superior de Teatro e Cinema e estuda (desde 2008) em Paris, onde frequenta o Conservatoire national supérieur d'art dramatique.
Foi vencedora da primeira edição do Prémio L'Oreal Paris — Jovem Talento, no European Film Festival, de 2007, realizado no Estoril.
2004: Só Gosto de Ti (SIC): Maria (elenco principal)
2005: Uma Aventura (SIC): Inês (participação)
2006: Glória (RTP1): Tânia (elenco principal)
2007: Nome de Código: Sintra (RTP1): Inês Silveira (elenco principal)
2007: Conta-me Como Foi (RTP1): Françoise (elenco principal)
2009: A Vida Privada de Salazar (SIC): Júlia Perestrelo (protagonista)
2010: Destino Imortal (TVI): Sofia (protagonista)
2010: Espírito Indomável (TVI): Teresa Monteiro Castro (1990) (participação)
2013: Depois do Adeus (RTP1): Ana Maria Mendonça (co--protagonista)
2015: Santa Bárbara (TVI): Júlia Montemor (co-protagonista)
2019: A Teia (telenovela) (TVI): Julie Walker (Co-Antagonista)
2020: Os criminosos (Série Televisiva) (Sapce e Netflix): Emília Guedes (co-protagonista)
2005: Fin de Curso de Miguel Martí