Η Κατερίνα Χέλμη μεγάλωσε στην Πλάκα σε οικογένεια με καταγωγή από την Κεφαλονιά. Από μικρή ξεκίνησε να μαθαίνει μουσική και ξένες γλώσσες, ενώ δεν έχανε θεατρική παράσταση.
Πρώτη επιλογή των σπουδών της ήταν το Εθνικό Θέατρο, ακολούθησε η δραματική σχολή Καρόλου Κουν και αποφοίτησε από τη σχολή του Πέλου Κατσέλη.
Δείτε τη φωτογραφία της ηθοποιού σε ηλικία 16 ετών, όπου πόζαρε στον φακό του Χρήστου Τσέλιου.
Η πρώτη της εμφάνιση στον κινηματογράφο έγινε σε ηλικία 18 ετών με την ταινία «Μπάρμπα-Γιάννης ο Κανατάς» το 1957. Ωστόσο, όπως η ίδια έχει αφηγηθεί, η κινηματογραφική καριέρα της, μέσα από την οποία αγαπήθηκε ιδιαίτερα από το κοινό, ξεκίνησε από τον Φίνο, ο οποίος όταν την είδε στο θέατρο να υποδύεται μια από τις ιερόδουλες στα «Κόκκινα Φανάρια» του Αλέκου Γαλανού, της πρότεινε να παίξει στην ταινία «Νόμος 4000» του Γιάννη Δαλιανίδη.
Από τότε η Κατερίνα Χέλμη καθιερώθηκε σαν ηθοποιός του κινηματογράφου, με κορυφαία ίσως στιγμή της, στην μεταφορά του θεατρικού έργου «Τα Κόκκινα Φανάρια» στον κινηματογράφο, σε σκηνοθεσία Βασίλη Γεωργιάδη.
