Katharina Thalbach wurde in Berlin als Tochter der Schauspielerin Sabine Thalbach und des Regisseurs Benno Besson geboren; ihre Bühnenlaufbahn, die sie im Alter von 13 Jahren als Meisterschülerin von Helene Weigel am Berliner Ensemble begann und die schon bald einen sehr erfolgreichen Verlauf nahm (u. a. mit einer viel beachteten Darstellung der Polly in „Die Dreigroschenoper“ am BE), führte sie Anfang der 70er Jahre an die Berliner Volksbühne, ab 1976 – nach ihrer Ausreise aus der DDR – u. a. an das Schiller-Theater Berlin, die Städtischen Bühnen Köln, das Schauspielhaus Zürich und an das Théâtre de Chaillot, Paris (als Mutter Courage, Regie: Jérome Savary). Einem breiten Publikum wurde sie schon früh durch ihre Mitwirkung in namhaften Filmproduktionen („Lotte in Weimar“, „Die Blechtrommel“, „Engel aus Eisen“, „Domino“) bekannt. Ihr Regiedebüt gab sie 1987 mit Shakespeares „Macbeth“ an der Werkstatt des Schiller-Theaters; viele Regiearbeiten folgten seitdem (u. a. am Thalia Theater Hamburg „Mann ist Mann“ und „Die Dreigroschenoper“, am Berliner Schiller-Theater u. a. „Minna von Barnhelm“, „Romeo und Julia“ und „Wie es euch gefällt“, am Maxim Gorki Theater Berlin u. a. „Der Hauptmann von Köpenick“, „Don Juan“ und „Romeo und Julia“, an der Deutschen Oper Berlin „Das schlaue Füchslein“ von Leos Janácek, an der Oper Köln „Salome“ von Richard Strauss). Mit Regisseur Uwe Eric Laufenberg arbeitete sie am Maxim Gorki Theater Berlin zusammen, u. a. als Frau John in Gerhart Hauptmanns „Die Ratten“ und als Shen Te/ Shui Ta in Bertolt Brechts „Der gute Mensch von Sezuan“. 2006 war Katharina Thalbach in der Titelrolle von Theodor Fontanes „Frau Jenny Treibel“ – in einer Aufführung des Hans Otto Theaters Potsdam (Regie: Uwe Eric Laufenberg) zu sehen. 2008 und 2009 stand sie u. a. mit Andreja Schneider in „Zwei auf einer Bank“ in der Bar jeder Vernunft auf der Bühne. Katharina Thalbach wirkte außerdem in vielen Kinofilmen mit, u. a. in „Strajk – Heldin wider Willen“ (2005) unter der Regie von Volker Schlöndorff. Die Figur der couragierten polnischen Kranführerin Agnieszka lehnt sich an die Biografie der Solidarnosc-Mitbegründerin Anna Walentynowisz an. Außerdem spielte Thalbach im Kinderfilm „Hände weg von Mississippi“ unter der Regie von Detlev Buck mit sowie in Bernd Böhlichs „Du bist nicht allein“ und „Der Mond und andere Liebhaber“ vor der Kamera. 2010 ist sie in den Kinofilmen „Hanni & Nanni“ und „Henri 4“ zu sehen. In der Komödie am Kurfürstendamm inszenierte und spielte Katharina Thalbach in „Ernst – und seine tiefere Bedeutung“ und jüngst „Wie es euch gefällt“. weniger