Catherine Proulx signe en 2008 son premier documentaire avec Un trou dans le temps où elle brosse un portrait de la vie en milieu carcéral à partir de témoignages de détenus purgeant de longues sentences. Son film obtient deux nominations au gala des prix Gémeaux dans les catégories « meilleur documentaire société » et « meilleur scénario », en plus d’être sélectionné parmi les « Coups de cœur RIDM ». Elle a aussi écrit et réalisé le moyen métrage documentaire Le dernier cabaret, en plus de signer la mini-série documentaire Justice, qui dresse un portrait percutant de la justice, telle que vécue par trois « archétypes » du système judiciaire : un jeune contrevenant, une victime d’acte criminel et un ex-détenu. En 2016, Catherine a co-scénarisé et réalisé la deuxième saison de la série documentaire De Garde 24/7.

Catherine est détentrice d’un baccalauréat de l’Université du Québec à Montréal en Communication, profil journalisme et d’un diplôme de Lʼinstitut national de lʼimage et du son [L’inis] en réalisation documentaire.