Catherine Hosmalin débute au théâtre dans Dom Juan, Toutes à Tuer, Le Fils, Le Décaméron des femmes… Puis Knock (Maurice Bénichou), Véronique (Fanny Ardant), La Chanson de l’Eléphant (Bruno Dupuis), La Folle de Chaillot (Didier long), Pour en finir avec Hugh Grant (Emmanuelle Michelet), Meurtres Mystérieux à Manhattan. Elle apparaît dans plusieurs films du duo de réalisateurs Tolédano-Nakache, ainsi que ceux de Kervern-Delépine, mais aussi de Charlotte de Turckheim. On a pu la voir également dans La Rafle, Case Départ, 15 Août, Le Coût de la Vie, Palais-Royal, Chic, Le Talent de mes amis, Guy, La Folle Histoire de Max et Léon, L’Ecole est finie, Artem Silendi et bien sûr Dikkenek  !

Elle incarne Marguerite dans la série de Canal+ Maison Close. Elle participe aux programmes courts Scènes de Ménage, La petite Histoire de France et Catherine et Liliane. Elle est présente sur le Web dans les séries Groom et Zérostérone. On la verra prochainement dans Tropiques Criminelles et Peur sur le Lac.