Herečka a spisovatelka, dcera režiséra a herce Miroslava Macháčka a operní pěvkyně Věry Štiborové. Na jevišti vystoupila prvně jako pětiletá v Prodané nevěstě v Českých Budějovicích.
V roce 1967 hrála v prvním československém muzikálu B. Ondráčka a M. Schneidera Gentlemani a o rok později také poprvé hrála ve filmu (Bylo čtvrt a bude půl, režie Vladimír Čech).
Po ukončení studií herectví na DAMU nastoupila v roce 1972 do Divadla S. K. Neumanna (nyní Divadlo pod Palmovkou), kterému zůstala věrná doposud. Ztvárnila zde kolem sto padesáti rolí a spolupracovala s mnoha významnými režiséry: mj. s Václavem Lohniským, Otomarem Krejčou, Janem Grossmanem či Petrem Kracikem. Z mnoha libeňských inscenací, ve kterých Kateřina Macháčkova účinkovala, jmenujme např. Čechovova Platonova, Sokolovu Rodinnou slavnost, Molièrovu Školu pro ženy, Albeeho Kdopak by se vlka bál, Preissové Evu krajčířku, Shakespearova Hamleta, Ibsenova Peera Gynta, Lorcův Dům doni Bernardy, Gorkého Letní hosty, Tolstého Vládu tmy, Procházkovo Ještě jednou, profesore (role Emy), Preissové Gazdinu robu (role Tetky) či Williamsovu Báječnou neděli v parku Crève Coeur (role Heleny).
Kateřina Macháčková také hrála v desítkách televizních inscenací (za všechny jmenujme seriál Život na zámku, Cirkus Humberto, Netopýra nebo Polskou krev), patnácti filmech (mj. Svatá hříšnice, Plavení hříbat, Katapult, Vinobraní, Motýlí čas).
Píše fejetony, zpracovala deníky svého otce do Zápisků z blázince, zdramatizovala román J. W. Goetha Utrpení mladého Werthera, který uvedlo Divadlo pod Palmovkou (2000) a zadaptovala scénář filmu Federica Felliniho Ginger a Fred, který sama režírovala v pražském Divadle Broadway (2006). V Malém Nosticově divadle nad Čertovkou účinkuje v monodramatu V dešti a na suchu.