Дебютировала она в маленькой роли сериала «42-я улица». Кэтрин повезло, потому что на съемках серии, в которой ей пришлось подменить исполнительницу главной роли, присутствовал продюсер. Дальнейшая карьера актрисы стремительно развивалась в Голливуде. В 2003 году Зета-Джонс получила «Оскар» за роль второго плана в мюзикле «Чикаго».
«Маска Зорро» стала для нее судьбоносной картиной в карьере и личной жизни. Кэтрин Зета-Джонс уверена, что успех приходит к тем, кто занимается делом, которое ему нравится, и много работает.
С 18 ноября 2000 года Зета-Джонс замужем за актёром Майклом Дугласом, с которым она встречалась 2 года до их свадьбы. У супругов есть двое детей.