Trong thập niên 1970, bà là gương mặt của hãng nước hoa Chanel No. 5. Tới thập niên 2000, sức hút của Catherine Deneuve vẫn không hề giảm khi bà trở thành gương mặt đại diện cho L’Oréal Paris năm 2001 và là nguồn cảm hứng cho dòng mỹ phẩm đặc biệt của M.A.C năm 2006. Bà còn được Louis Vuitton mời tham gia chiến dịch quảng cáo hành lý năm 2007. Ngoài diễn xuất, bà sáng lập thương hiệu nước hoa mang tên mình năm 1986, thiết kế mắt kính, giày dép, đồ trang sức và thiệp chúc mừng.
Catherine có đường tình lận đận. Bà trải qua một đời chồng với nhiếp ảnh gia David Bailey, sau đó chung sống với đạo diễn Roger Vadim, diễn viên Marcello Mastroianni, nhà quay phim Hugh Johnson và nhà báo Pierre Lescure. Bà có con trai Christian Vadim và con gái Chiara Mastroianni.