وی تنها فرزند مدیر کارخانه رنگ‌سازی در کالیفرنیای آمریکا و همسر پیشین جیمز کامرون، کارگردان سرشناس هالیوود نیز است.
کاترین بیگلو ابتدا به‌عنوان دانشجوی نقاشی وارد دانشگاه شد و در سال ۱۹۷۲ در رشته هنرهای زیبا فارغ‌التحصیل شد. سپس در رشته نقد و نظریه فیلم از دانشگاه کلمبیا کارشناسی ارشد خود را دریافت کرد.
بیگلو که سابقه بازی در ۲ فیلم را در کارنامه هنری خود دارد، اولین فیلم کوتاه خود را در سال ۱۹۷۸ با نام «The Set-up» را ساخت.
وی در سال ۱۹۸۲ اولین فیلم بلند خود را با نام خالی از عشق و با نقش‌آفرینی ویلیام دوفو روی پرده سینما برد و بعد از آن فیلم نزدیک تاریکی را به نمایش درآورد.
فلز آبی (۱۹۸۹) و نقطه شکست (۱۹۹۱) با بازی کیانو ریوز دو فیلم بعدی بیگلو بودند تا این‌که در سال ۱۹۹۵ فیلم روزهای عجیب را با فیلم‌نامه‌ای از جیمز کامرون؛ همسر سابقش ساخت.
بیگلو در سال ۲۰۰۰ فیلم وزن آب و دو سال بعد فیلم کا - ۱۹ را با نقش‌آفرینی هریسون فورد ساخت که داستان اولین زیردریایی هسته‌ای شوروی سابق بود.
معروف‌ترین فیلم او مهلکه یا قفسه درد نام دارد. این فیلم در سال ۲۰۰۸ برای اولین‌بار در جشنواره ونیز به نمایش درآمد. وی با این فیلم در مراسم جوایز اسکار سال ۲۰۱۰ در مجموع ۶ جایزه به دست آورد.
قفسه درد در جوایز اسکار موفق به دریافت ۶ جایزه از جمله بهترین فیلم و کارگردانی شد و در جوایز انجمن کارگردانان آمریکا جایزه بهترین دستاورد کارگردانی را برای بیگلو به همراه آورد تا او اولین کارگردان زن برنده این جایزه لقب بگیرد.
بیگلو که اولین کارگردان زن برنده جایزه اسکار تاریخ سینما است، در آوریل سال ۲۰۱۰ در فهرست ۱۰۰ شخصیت تاثیرگذار هفته‌نامه تایم نیز قرار گرفت.
از دیگر افتخارات سینمایی کاترین بیگلو می‌توان به جایزه بهترین فیلم و کارگردانی جوایز بافتا، بهترین فیلم سال از جوایز فیلم هالیوود، جایزه بهترین کارگردانی جشنواره سانتاباربارا، جایزه حقوق بشر و سینمای جوان جشنواره ونیز اشاره کرد.
فیلم سگ‌های خواب‌آلود از جمله فیلم‌های کاترین بیگلو است که پیش‌تر با عنوان جبهه سه‌گانه مطرح شده بود. این فیلم داستان یک منطقه مرزی میان آرژانتین، پاراگوئه و برزیل است که مکانی امن برای ارتکاب جنایت‌های سازمان‌دهی شده به‌شمار می‌رود.
او همچنین فیلمی در دست تهیه دارد که در آن به زندگی و مرگ اسامه بن لادن پرداخته است.
برخی آز آثار هنری کاترین بیگلو:
- خالی از عشق - ۱۹۸۲
- نزدیک تاریکی - ۱۹۸۷
- فلز آبی - ۱۹۸۹
- نقطه شکست - ۱۹۹۱
- روزهای عجیب - ۱۹۹۵
- وزن آب - ۲۰۰۰
- K - ۱۹- ۲۰۰۲
- مهلکه (قفسه درد) - ۲۰۰۹
- اسامه بن لادن - ۲۰۱۲