کتایون ریاحی در ۱۰ دی ۱۳۴۰ در تهران به دنیا آمد. او دارای مدرک کارشناسی ادبیات و مردم‌شناسی است. خانواده‌اش اصالتاً گیلانی هستند. برادرش، علی ریاحی از آهنگسازان و نوازندگان مطرح موسیقی است.

او فعالیت هنری خود را در دهه ۶۰ با نگارش کتاب کودک آغاز کرد و سپس به سینما و تلویزیون روی آورد. اولین تجربه بازیگری‌اش در فیلم "خبرچین" (۱۳۶۶) بود.

کتایون ریاحی با بازی در سریال "پس از باران" (۱۳۷۹) به شهرت زیادی دست یافت. اما اوج محبوبیت او با نقش زلیخا در سریال "یوسف پیامبر" (۱۳۸۷) رقم خورد.