Katharina Thalbach ist die Tochter der Schauspielerin Sabine Thalbach und des Regisseurs Benno Besson. Bereits im Alter von vier Jahren spielte sie erste Kinderrollen. Mit 13 wurde sie Meisterschülerin von Helene Weigel. Ihre erste Bühnenrolle verkörperte sie mit 15 in der Dreigroschenoper (Inszenierung Erich Engels). 1976 zog Katharina Thalbach im Zuge der DDR-Ausbürgerung von Wolf Biermann nach West-Berlin. Neben vielen Theaterengagements trat sie regelmäßig in großen Kinofilmen auf, u. a. in Trottas Das zweite Erwachen der Christa Klages, Schlöndorffs Blechtrommel und in Engel aus Eisen von Thomas Brasch, ihrem langjährigen Lebensgefährten. Anfang der 90er Jahre war sie Mitglied des Schauspielensembles am Schiller-Theater, wo sie mit Macbeth als Regisseurin in der Werkstatt debütierte, es folgten auf der grossen Bühne: Minna von Barnhelm und Was ihr wollt. Mit Colin Serrauts Hase Hase in der Regie von Benno Besson erlebte sie einen Sensationserfolg. Nach der Schließung des Theaters 1993 arbeitete sie u. a. für das Maxim Gorki Theater und das Thalia Theater in Hamburg. Mit der freien Opernproduktion Don Giovanni im E-Werk in Berlin machte sie 1997 erste Opernerfahrungen, es folgten OPHEUS IN DER UNTERWELT in Basel, SALOME, JENUFA und ROTTER in Köln, HÄNSEL UND GRETEL in Dresden. An der Deutschen Oper Berlin debütierte sie 2000 mit Janaceks DAS SCHLAUE FÜCHSLEIN. Ihre Inszenierung von IL BARBIERE DI SIVIGLIA gehört hier zum festen Repertoire.