Catherine Rabouille promoveerde in 1988 in de biochemie, waarna ze postdoctoraal onderzoek deed aan het Joslin Diabetes Centre (Boston, MA), het UMC Utrecht en het Imperial Cancer Research Fund (Londen, UK), waar ze begon te werken on de Golgi en zijn lot bij mitosis met electron microscopie in het laboratorium van Graham Warren. Na het opzetten van een eigen lab in Edinburgh aan het Wellcome trust Centre for Cell biology, kreeg ze in 2002 een aanstelling bij de afdeling celbiologie aan het UMC Utrecht. Hier vervolgde ze haar onderzoek naar Drosophila oogenesis en S2 cellen. Sinds 2010 is ze senior groepsleider aan het Hubrecht Instituut.