Depuis sa sortie de l'École de théâtre de Saint-Hyacinthe, Catherine Beauchemin a multiplié les expériences sur scène et à l'écran. Dès l'obtention de son diplôme, elle incarne Sophie dans le court-métrage Nonna de Pascal Plante, présenté notamment au FNC, à Slamdance et à la Berlinale. Elle participe également à la websérie La maison des folles, réalisée par Mara Joly, ainsi qu'à la deuxième saison de The Bold Type, diffusée sur ABC Spark. À la télévision, Catherine interprète, notamment VJ Logan dans la série d'espionnage Classé Secret (printemps 2022) et Nicole dans 82 jours. Elle apparaît aussi dans M'entends-tu?, ainsi que dans Sans rendez-vous (Alice). Plus récemment, elle incarne Orélie Bouchard dans Doute raisonnable (2024). Au Théâtre du Nouveau Monde et à l'Espace libre, elle était du spectacle Cher journal; une mutation de Pénélope Deraîche-Dallaire.