Sa carrière d'actrice débute par une grosse production avec le film Taxi 4. C'est en 2008, qu'elle obtient le premier rôle féminin aux côtés de Roschdy Zem dans Go fast de Olivier Van Hoofstadt. C'est ce rôle complexe d'agent double qui la révèle au public. Viendront ensuite le tournage du Mac puis de Coursier. En 2011, elle partage l'affiche avec Tomer Sisley et Joey Starr dans Nuit Blanche.
En 2013, elle tourne aux États-Unis le film Brick Mansions de Camille Delamarre, où elle tient le premier rôle féminin aux côtés de Paul Walker. À la rentrée 2013, elle interprète l’infirmière de l’école dans la série Pep's, qui connaît un succès d'audience. L'année suivante, elle est à l'affiche de la série de Canal+, Tunnel (série télévisée), réalisée par Dominik Moll.
Le yoga fait partie de la vie de Catalina Denis depuis qu'elle est toute petite. En effet, son grand-père, qui pratiquait la médecine ayurvédique, le yoga et la méditation, lui faisait découvrir les plantes, la respiration et le silence[2]. À la suite d'un accident de voiture à l'âge de 16 ans, qui lui a pratiquement broyé la cheville, elle estime que c'est le yoga qui a sauvé son pied qu'elle peut de nouveau poser à plat par terre et dont la cheville a retrouvé sa souplesse[2].
En 2017, elle décide d'ouvrir à Paris son propre studio de yoga, baptisé Kshanti[2] qui signifie « patience » en sanskrit[3]. Situé dans le quartier Saint-Germain-des-Prés, il est construit dans une ancienne église baptiste[4]. En 2019, Catalina Denis sort un livre intitulé Le Yoga, mon rituel de vie[3].
↑ ab et cD.P, « Catalina Denis, la nouvelle prêtresse du yoga parisien », Le Parisien, (lire en ligne, consulté le ).
↑ a et bÉmilie Veyretout, « Catalina Denis : "Le yoga n'est ni un concept ni une posture pour Instagram, mais un pacte avec soi-même" », Madame Figaro, (lire en ligne, consulté le ).
↑Laurence Negroni-Nikitine, « Les réflexes vitalité de Catalina Denis, professeure de yoga Vinyasa », Madame Figaro, (lire en ligne, consulté le ).