Catherine Stoyan wurde 1959 in Großenhain/Sachsen geboren. Nach ihrer Ausbildung zur Krankenschwester und der Geburt ihrer Tochter studierte sie an der Hochschule für Schauspielkunst Ernst Busch. Es folgte ein Engagement am Berliner Ensemble, wo sie u.a. mit Fritz Marquardt, Heiner Müller, Werner Schroeter und Thomas Heise zusammenarbeitete. Seit 1999 ist Catherine Stoyan als freischaffende Schauspielerin tätig, u.a. am Staatsschauspiel Stuttgart, am Residenztheater München, in Hannover, an der Schaubühne Berlin, in Basel, Zürich, Darmstadt, am Maxim Gorki Theater Berlin und am Staatschauspiel Dresden. Sie spielte u.a. in Inszenierungen von Christian Weise, Tom Kühnel, Christoph Rüping und Maxim Didenko. Außerdem hat Catherine Stoyan in zahlreichen Hörspielproduktionen mitgewirkt, aktuell bei Die Jahre aus Gold und Eis und Raumzeit. Letzteres wurde als bestes Hörspiel des Monats Mai 2024 nominiert (Regie: Luise Voigt). Der Film Sterben in der Regie von Matthias Glasner, in dem sie ebenfalls mitspielt, wurde bei der Verleihung des Deutschen Filmpreises 2024 mit dem Deutschen Filmpreis in Gold ausgezeichnet. Im Fernsehen ist sie in der ARD-Reihe Der Informant‚ ebenfalls in der Regie von Matthias Glasner, zu sehen. Catherine Stoyan ist verheiratet und lebt in Berlin.