Nacida en Bogotá, Colombia, Catalina Sandino Moreno se interesó por las artes escénicas a una temprana edad. En 1997, cuando aún se encontraba en el colegio, se inscribió en la Academia de Teatro Rubén Di Pietro.
Descubierta para el cine en el año 2005, tras su nominación al Oscar, gracias a su destacado papel en la película "María, llena eres de gracia" (Maria, Full of Grace), consiguió numerosos premios internacionales, como el Oso de Plata de Interpretación en el Festival Internacional de Cine de Berlín.
En el último año, Catalina Sandino Moreno ha desarrollado una intensa labor cinematográfica, con varias películas aún pendientes de estreno. Entre ellas, "Journey to the end of the night", junto a Brendan Fraser, Mos Def y Scott Glenn, presentada en el Festival Internacional de Cine de Tribeca.