Filmography
| Year | Title | Role | Notes |
|---|---|---|---|
| 1957 | Les Collégiennes | Une grande | (The Twilight Girls) Credited as Catherine Dorléac |
| 1960 | L'Homme à femmes | Catherine | (Murder by Two) |
| 1960 | Les Portes claquent | Dany | (The Door Slams) |
| 1962 | Les Parisiennes | Sophie | (Tales of Paris) Segment: "Sophie" |
| 1962 | Et satan conduit le bal | Manuelle | (And Satan Calls the Turns) |
| 1962 | Les petits chats | Renée | (Wild Roots of Love) |
| 1963 | Vice et la vertu, LeLe Vice et la vertu | Justine Morand | (Vice and Virtue) |
| 1963 | Vacances portugaises | Catherine | (Portuguese Vacation) |
| 1964 | Parapluies de Cherbourg, LesLes Parapluies de Cherbourg | Geneviève Emery | (The Umbrellas of Cherbourg) |
| 1964 | Plus belles escroqueries du monde, LesLes Plus belles escroqueries du monde | Swindler | (The World's Most Beautiful Swindlers) Segment: "L'homme qui vendit la Tour Eiffel" |
| 1964 | La Chasse à l'homme | Denise | (Male Hunt) |
| 1964 | Un Monsieur de compagnie | Isabelle | (Male Companion) |
| 1964 | Costanza della ragione, LaLa Costanza della ragione | Lori | |
| 1965 | Repulsion | Carole Ledoux | |
| 1965 | Das Liebeskarussell | Angela Claasen | (Daisy Chain) |
| 1965 | Le Chant du monde | Clara | (Song of the World) |
| 1966 | La Vie de château | Marie | (A Matter of Resistance) |
| 1966 | Les Créatures | Mylène | (The Creatures) |
| 1967 | Demoiselles de Rochefort, LesLes Demoiselles de Rochefort | Delphine Garnier | (The Young Girls of Rochefort) |
| 1967 | Belle de jour | Séverine Serizy | (Beauty of the Day) |
| 1968 | Benjamin | Anne | (The Diary of an Innocent Boy) |
| 1968 | La Chamade | Lucile | (Heartbeat) |
| 1968 | Manon 70 | Manon | |
| 1968 | Mayerling | Maria Vetsera | |
| 1969 | April Fools, TheThe April Fools | Catherine Gunther | |
| 1969 | Sirène du Mississipi, LaLa Sirène du Mississipi | Julie Roussel/Marion Vergano | (Mississippi Mermaid) |
| 1969 | Tout peut arriver | Interviewee | (Don't Be Blue) |
| 1970 | Tristana | Tristana | |
| 1970 | Peau d'Âne | La princesse/Peau d'âne | (Donkey Skin) |
| 1971 | Ça n'arrive qu'aux autres | Catherine | (It Only Happens to Others) |
| 1972 | Cagna, LaLa Cagna | Liza | (Liza) |
| 1972 | Flic, UnUn Flic | Cathy | (A Cop) |
| 1973 | Événement le plus important depuis que l'homme a marché sur la Lune !L'Événement le plus important depuis que l'homme a marché sur la Lune | Irène de Fontenoy | (A Slightly Pregnant Man) |
| 1974 | Touche pas à la femme blanche | Marie-Hélène de Boismonfrais | (Don't Touch the White Woman!) |
| 1974 | Fatti di gente perbene | Linda Murri | (Drama of the Rich) |
| 1974 | La Femme aux bottes rouges | Françoise LeRoi | (The Woman with Red Boots) |
| 1975 | Zig zig | Marie | |
| 1975 | L'agression | Sarah | (Act of Aggression) |
| 1975 | Sauvage, LeLe Sauvage | Nelly | (Call Me Savage) |
| 1975 | Hustle | Nicole Britton | |
| 1976 | Si c'était à refaire | Catherine Berger | (If I Had to Do It All Over Again) |
| 1977 | Anima persa | Sofia Stolz | (Lost Soul) |
| 1977 | March or Die | Simone Picard | |
| 1977 | Beach House | Donna del sogno | (Beach House) |
| 1978 | Argent des autres !L'Argent des autres | Cécile Rainier | (Other People's Money) |
| 1979 | Écoute voir | Claude Alphand | (See Here My Love) |
| 1979 | À nous deux | Françoise | (Us Two) |
| 1979 | Ils sont grands, ces petits | Louise Mouchin | (When I Was a Kid, I Didn't Dare) |
| 1979 | Courage fuyons | Eva | (Courage – Let's Run) |
| 1980 | Dernier Métro, LeLe Dernier Métro | Marion Steiner | (The Last Metro) |
| 1980 | Je vous aime | Alice | (I Love You All) |
| 1981 | Le Choix des armes | Nicole Durieux | (Choice of Arms) |
| 1981 | Hôtel des Amériques | Hélène | (Hotel America) |
| 1982 | Le choc | Claire | (The Shock) |
| 1983 | L'africain | Charlotte | (The African) |
| 1983 | Hunger, TheThe Hunger | Miriam Blaylock | |
| 1984 | Le Bon plaisir | Claire Després | |
| 1984 | Fort Saganne | Louise | |
| 1984 | Paroles et musique | Margaux | (Love Songs) |
| 1986 | Speriamo che sia femmina | Claudia | (Let's Hope It's a Girl) |
| 1986 | Le Lieu du crime | Lili Ravenel | (Scene of the Crime) |
| 1987 | Agent trouble | Amanda Weber | |
| 1988 | Fréquence meurtre | Jeanne Quester | (Frequent Death) |
| 1988 | Drôle d'endroit pour une rencontre | France | (A Strange Place to Meet) |
| 1991 | La Reine blanche | Liliane Ripoche | (The White Queen) |
| 1992 | Indochine | Eliane | |
| 1993 | Ma saison préférée | Emilie | (My Favorite Season) |
| 1994 | La Partie d'échecs | Marquise | (The Chess Game) |
| 1995 | Les Cent et une nuits de Simon Cinéma | La star-fantasme | (A Hundred and One Nights) |
| 1995 | Convento, OO Convento | Hélène | (The Convent) |
| 1996 | Voleurs, LesLes Voleurs | Marie Leblanc | (Thieves) |
| 1997 | Généalogies d'un crime | Jeanne/Solange | (Genealogies of a Crime) |
| 1998 | Place Vendôme | Marianne Malivert | |
| 1999 | Le Vent de la nuit | Hélène | (The Wind of the Night) |
| 1999 | Belle maman | Léa | (Beautiful Mother) |
| 1999 | Pola X | Marie | |
| 1999 | Temps retrouvé, LeLe Temps retrouvé | Odette de Crecy | (Time Regained) |
| 1999 | Est-Ouest | Gabrielle Develay | (East/West) |
| 2000 | Dancer in the Dark | Kathy | |
| 2001 | Je rentre à la maison | Marguerite | (I'm Going Home) |
| 2001 | Absolument fabuleux | Une spectatrice du défilé | (Absolutely Fabulous) |
| 2001 | Musketeer, TheThe Musketeer | The Queen | |
| 2001 | Le Petit poucet | La reine | (Tom Thumb) |
| 2002 | 8 femmes | Gaby | (8 Women) |
| 2002 | Au plus près du paradis | Fanette | (Nearest to Heaven) |
| 2003 | Liaisons dangereuses, LesLes Liaisons dangereuses | Marquise Isabelle de Merteuil | (Dangerous Liaisons) TV mini-series |
| 2003 | Filme Falado, UmUm Filme Falado | Delfina | (A Talking Pictures) |
| 2004 | Princesse Marie | Marie Bonaparte | TV movie |
| 2004 | Rois et reine | Mme Vasset | (Kings and Queen) |
| 2004 | Temps qui changent, LesLes Temps qui changent | Cécile | (Changing Times) |
| 2005 | Palais royal! | Eugénia | |
| 2006 | Le Concile de Pierre | Sybille Weber | (The Stone Council) |
| 2006 | Le Héros de la famille | Alice Mirmont | (The Family Hero) |
| 2007 | Après lui | Camille | (After Him) |
| 2007 | Persepolis | Mrs. Satrapi | Voice |
| 2007 | Frühstück mit einer Unbekannten | Elegante Dame | (Suddenly Gina) |
| 2008 | Conte de Noël, UnUn Conte de Noël | Junon | (A Christmas Tale) |
| 2008 | Je veux voir | Herself | (I Want to See) |
| 2008 | Mes stars et moi | Solange Duvivier | (My Stars) |
| 2009 | Fille du RER, LaLa Fille du RER | Louise | (The Girl on the Train) |
| 2009 | Cyprien | Vivianne Wagner | |
| 2009 | Bancs publics (Versailles rive droite) | La cliente armoire | (Park Benches) |
| 2009 | Mères et filles | Martine | (Hidden Diary) |
| 2010 | Potiche | Suzanne Pujol | |
| 2010 | L'homme qui voulait vivre sa vie | Anne | (The Big Picture) |
| 2011 | Les Yeux de sa mère | Lena Weber | (His Mother's Eyes) |
| 2011 | Les Bien-aimés | Madeleine | (The Beloved) |
| 2012 | Astérix et Obélix : Au service de sa Majesté | Cordelia la reine d'Angleterre | post-production |
| 2012 | As Linhas de Torres | Severina | post-production |
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