Ancienne professeure du Conservatoire National Supérieur d'Art Dramatique, elle  est entrée en 1969 à la Comédie-Française dont elle est tour à tour pensionnaire, sociétaire et doyenne. Catherine Hiegel est comédienne et metteuse en scène.
Elle travaille sous la direction de Dario Fo, Patrice Chéreau, Jorge Lavelli, Giorgio Strehler, Jacques Lassalle, Jean-Paul Roussillon, Marcial Di Fonzo Bo, Arnaud Meunier, Emmanuel Meirieu...
Elle a fait peu de passages au cinéma, mais son interprétation dans le film La vie est un long fleuve tranquille d'Étienne Chatiliez, sorti en 1988, l'a rendue populaire
Elle reçoit le Molière de la comédienne en 2010 pour son rôle dans La Mère de Florian Zeller.

Elle a récemment mis en scène Dramuscules de Thomas Bernhard, Le Bourgeois gentilhomme et Les Femmes savantes de Molière.