Catarina Martins nasceu no Porto, em 1973. A infância foi passada de terra em terra: escola primária em São Tomé e em Cabo Verde; depois, em Aveiro. Com 18 anos, em Coimbra, frequenta a Faculdade de Direito, abandonando o curso depois, a meio do 3º ano. Já no Porto, conclui a licenciatura em Línguas e Literaturas Modernas e um mestrado em Linguística. Actriz, encenadora, dramaturga. Fundadora em 1994, no Porto, da companhia de teatro Visões Úteis, na qual desenvolve actividadeprofissional até 2009, em festivais, escolas, aldeias do interior e bairros periféricos das cidades, em Portugal, mas também em Itália e Espanha. É co-autorade diversos textos de teatro e do ensaio de dramaturgia Visíveis na Estrada Através da Orla do Bosque.
Dirigente do CITAC, em Coimbra, entre 1993 e 1994. Dirigente da Plateia, associação de profissionais das artes cénicas, entre 2004 e 2009. Activistade movimentos culturais e de trabalhadores precários.
Deputada à Assembleia da República desde 2009. Coordenadora do Bloco de Esquerda desde 2012.