Η ατάκα του ρόλου της «Τσακίσου» στην ταινία «Η αγάπη μας», του 1968, με την Αλίκη Βουγιουκλάκη και τον Δημήτρη Παπαμιχαήλ έχει μείνει στην ιστορία.
Η πρώτη της εμφάνιση στον κινηματογράφο πραγματοποιήθηκε το 1957 στην ταινία «Μπαρμπαγιάννης ο κανατάς». Η μεγάλη επιτυχία για την Κατερίνα Χέλμη ήρθε με τη συμμετοχή της στην ταινία «Τα κόκκινα φανάρια».
«Μη φύγεις Ντόρη, θα φαρμακωθώ»
Η ατάκα της «Μη φύγεις, Ντόρη, θα φαρμακωθώ» στην εμβληματική ταινία έχει γράψει ιστορία.
Στη διάρκεια της καριέρας της πήρε μέρος σε πάνω από 25 ταινίες και 4 τηλεοπτικές σειρές, ενώ ασχολήθηκε και με τη συγγραφή αρκετών βιβλίων.
Σύζυγός της ήταν ο καθηγητής και ακαδημαϊκός Κωνσταντίνος Σβολόπουλος. Σε αντίθεση με τον σύζυγό της, ο οποίος ήταν στενός φίλος του Κωνσταντίνου Καραμανλή και διευθυντής του Ιδρύματος Καραμανλή, η Κατερίνα Χέλμη δραστηριοποιήθηκε πολιτικά στο ΠΑΣΟΚ. Ήταν μέλος της Επιτροπής Συνδικαλιστικού Επιστημόνων-Καλλιτεχνών.
Στις δημοτικές εκλογές του 1994, η Κατερίνα Χέλμη είχε εκλεγεί δημοτική σύμβουλος του Δήμου Αθηναίων με την παράταξη του Θεόδωρου Πάγκαλου.
