La soprano Catherine Hunold naît à Paris. Elle étudie le chant auprès de Mady Mesplé, Margaret Price et Christa Ludwig, puis elle est remarquée après sa victoire au concours « Wagner Voices » en 2006.

Elle fait ses débuts à l'opéra dans des rôles wagnériens. Ainsi incarne-t-elle Isolde (Tristan et Isolde) à Prague en 2010 puis Brünnhilde à Rennes, dans une version concert de La Walkyrie. L'année suivante, elle prend le rôle de Lady Macbeth dans Macbeth de Verdi au Théâtre du Trianon à Paris. En 2013, elle aborde des rôles en langue française, travaillant successivement le répertoire de Poulenc en Madame Lidoine dans les Dialogues des Carmélites à Nantes, puis celui de Massenet en Anahita dans Le Mage à Saint-Étienne. Sa prestation très remarquée dans le rôle d'Ortrud (Lohengrin) en 2015 à Rennes lui confère une certaine notoriété dans les rôles wagnériens. La soprano prend en 2017 le rôle de Marguerite dans une version concert de La Damnation de Faust de Berlioz à Nantes. En 2019, Catherine Hunold prend le rôle-titre d'Ariane à Naxos (Strauss) au Théâtre du Capitole à Toulouse En 2020, elle chante Kundry dans Parsifal (Wagner) à Palerme puis le rôle-titre de Pénélope de Fauré, de nouveau à Toulouse, où elle retourne en 2021 en Leonora dans La Force du destin. Cette année-là, elle chante Senta dans le Vaisseau fantôme à l'Opéra de Massy. Puis, en 2022, elle le rôle-titre féminin d'Ariane et Barbe-Bleue à Nancy et Kostelnicka dans Jenufa à Toulouse. En 2023, elle débute à Dresde dans Ariane à Naxos, prend le rôle de Lady Macbeth dans Macbeth à Saint-Etienne et est invitée dans l'émission Musiques en fête, en direct des Chorégies d'Orange. 

En 2023/2024, Catherine Hunold participera en Vérité à la redécouverte de Guerrecœur de Magnard à l'Opéra du Rhin au mois d'avril.