Каталина Сандино Морено родилась 19 апреля 1981 в Боготе (Колумбия).

Ее родители – ветеринар и патологоанатом. Каталина получила образование в Папском университете в Боготе.

По удачному окончанию актерских курсов в Колумбии Каталина в 2004 году в возрасте двадцати трех лет переехала в Нью-Йорк, где попала на кастинг фильма «Мария, благодати полная» и прошла его. Девушку выбрали из девятисот претенденток. Так Каталина в роли Марии дебютировала в «большом кино» и получила около десяти фестивальных наград. Также эта роль принесла молодой актрисе номинацию на премию Оскар.
Нужно отметить, что Каталина стала первой актрисой из Колумбии, номинированной на эту премию.
На съемках «Мария, благодати полная» Каталина познакомилась с фотографом Дэвидом Элвеллом и через два года вышла за него замуж. Церемония бракосочетания состоялась на родине Каталины – Колумбии в городе Картахена.

Быстрый взлет по карьерной лестнице сделал Каталину востребованной в Голливуде, и она стала получать много предложений сняться в фильмах. Среди ее работ числятся такие картины, как «Париж, я люблю тебя» (2006), «Нация фастфуда» (2006), «Че» (2008). Последней на данное время работой Каталины стал фильм «Сумерки. Сага. Затмение», где она сыграла вампиршу Марию.
Что касается роли в «Затмении», то Каталина в своем интервью рассказала, что очень довольна своей ролью, и ей нравится играть злую вампиршу. Актриса сказала: «Знаете, если бы я была вампиром, то я бы скорее стала злой вампиршей, совершающей безумные поступки, чем добрым вампиром».


В фильмах Сумеречной Саги исполнила роль Марии.