Née le 26 Mars 1960 à Miami.
Catherine Keener a été citée à l'Oscar du meilleur second rôle en 2000 pour son interprétation de Maxine dans le film de Spike Jonze Dans la peau de Malkovich. Elle a retrouvé depuis le réalisateur pour un petit rôle dans Adaptation.
Elle a été la partenaire d'Al Pacino dans Simone, écrit, réalisé et produit par Andrew Niccol, et celle de Robin Williams et Edward Norton dans Death to Smoochy de et avec Danny DeVito.
Elle a joué également dans Full Frontal de Steven Soderbergh. Elle a été l'interprète de films comme Entre amis et voisins de Neil LaBute, Walking and Walking de Nicole Holofcener, adapté de Matthew Warchus d'après la pièce de Sam Shepard.
Elle a joué dans quatre films de Tom DiCillo : Box of moonlight, Johnny Suede, Ca tourne a Manhattan et Une vraie blonde.
On la retrouve le 8 juin 2005 à l'affiche de L'interprète de Sydney Pollack et le 9 novembre de cette même année au générique du premier long métrage de Judd Apatow, 40 ans toujours puceau.
Elle a aussi tourné dans le téléfilm HBO de Nancy Savoca If these walls could talk et a assuré dernièrement avec Edward Norton la reprise à New York de "Burn this" de Langford Wilson.
Le 15 février 2006 elle est à l'affiche de The ballad of Jack & Rose de Rebecca Miller.
Elle a récemment achevé le tournage de Genova de Michael Winterbottom avec Colin Firth et Hope Davis. On la retrouvera dans Where the wild things are. Le 9 janvier 2008, elle est à l'affiche de En pleine nature de Sean Penn.