Caterina Murino sinh ngày 15 tháng 9 năm 1977 tại Cagliari, Sardinia, Italy. Năm 1996, cô đứng ở vị trí thứ tư trong cuộc thi Hoa hậu Ý. Sau đó, cô chuyển đến Milan, nơi cô bắt đầu làm việc như một người mẫu trong các quảng cáo cho Mastercard, Swatch, Mercedes Benz và Nescafe, trong số các công việc khác. Từ 1999-2000, cô học diễn xuất tại Trường Điện ảnh và Sân khấu Francesca de Sapio ở Ý. Năm 1999, Murino ra mắt diễn xuất trong một sản phẩm sân khấu của Richard III và cũng trong một số vở kịch tiếng Ý. Năm 2002, cô bắt đầu sự nghiệp điện ảnh và truyền hình với các vai nhỏ trong các sản phẩm Ý, Đức và Pháp. Cô đạt được thành công lớn vào năm 2004, khi cô đóng vai chính cùng Jean Reno trong một bộ phim hài Pháp L'enquête Corse (2004). Bà Murino nói được ba ngôn ngữ, cô nói tiếng Pháp và tiếng Anh ngoài tiếng Ý bản địa. Cô là một nữ diễn viên đa năng và một vận động viên tốt. Cô có nhiều tài năng bao gồm hát, nhảy tango, flamenco và các điệu nhảy phương Đông, cũng như cưỡi ngựa. Cô cũng đóng vai Solange, một trong ba cô gái Bond, cùng Daniel Craig trong Casino Royale (2006).