Cattrall ha iniziato la sua carriera dopo il diploma alla Georges P. Vanier Secondary School nel 1972, quando ha lasciato il Canada per New York City. Lì, ha frequentato l’American Academy of Dramatic Arts, e dopo la laurea ha firmato un contratto cinematografico di cinque anni con il regista Otto Preminger. Ha fatto il suo debutto cinematografico nel thriller d’azione Rosebud (1975) di Preminger. Un anno dopo, gli Universal Studios comprarono quel contratto e la Cattrall divenne una delle ultime partecipanti al sistema di attori a contratto della Universal (indicata anche come MCA/Universal durante questo periodo) prima che il sistema terminasse nel 1980. Il rappresentante del sistema Universal a New York, Eleanor Kilgallen (sorella di Dorothy Kilgallen), lanciò la Cattrall in numerosi ruoli da guest-star televisiva. Uno dei primi lavori che la Kilgallen le procurò fu in un episodio del 1977 di Quincy, M.E. con Jack Klugman, che anche la Kilgallen rappresentava.

Nel 1978, Cattrall interpretò l’interesse amoroso di uno psicologo omicida in un episodio di Colombo e anche in “Blindfold”, un episodio della serie d’azione anni ’70 Starsky & Hutch, in cui Starsky (interpretato da Paul Michael Glaser) è affranto dal dolore per aver accidentalmente accecato il personaggio di Cattrall, la giovane artista Emily Harrison, con un colpo della sua pistola. Ha recitato in The Bastard (1978) e The Rebels (1979), due miniserie televisive basate sugli omonimi romanzi di John Jakes. Nel 1979, interpretò il ruolo della dottoressa Gabrielle White in The Incredible Hulk e sarebbe passata alla storia televisiva di Hulk come uno dei pochi personaggi che sapeva che David Banner (alter ego del personaggio del titolo) era vivo ed era la creatura. Il suo lavoro in televisione ha dato i suoi frutti e ha fatto rapidamente il passaggio al cinema. Ha recitato accanto a Jack Lemmon nel suo film candidato all’Oscar Tribute (1980), e in Crossbar, il film su un saltatore in alto che perde la gamba e partecipa comunque alle prove olimpiche, con l’aiuto della Cattrall. L’anno seguente, è apparsa in Ticket to Heaven.

Nel 1982, Cattrall ha interpretato l’insegnante di educazione fisica Miss Honeywell in Porky’s, seguita due anni dopo da un ruolo nell’originale Police Academy. Nel 1985, ha recitato in tre film: Turk 182, City Limits e Hold-Up, l’ultimo con la star francese Jean-Paul Belmondo. Nel 1986, interpreta la fiamma cervellotica di Kurt Russell nel film d’azione Big Trouble in Little China. Nel 1987, il suo ruolo principale nel film commedia di culto Mannequin è stato un grande successo di pubblico. Uno dei suoi ruoli cinematografici più noti è quello del tenente Valeris in Star Trek VI: The Undiscovered Country; la Cattrall ha assistito allo sviluppo del personaggio disegnando la sua acconciatura e ha anche aiutato a trovare il nome.

A parte il suo lavoro cinematografico, la Cattrall è anche un’attrice di teatro, con interpretazioni in A View from the Bridge di Arthur Miller e Three Sisters e Wild Honey di Anton Cechov al suo attivo. Inoltre, la si può ascoltare mentre legge la poesia di Rupert Brooke sul CD Red Rose Music SACD Sampler Volume One. Nel 1997, è stata scritturata in Sex and the City, la serie di Darren Star trasmessa su HBO. Nel ruolo di Samantha Jones, la Cattrall ha ottenuto un riconoscimento internazionale. Ha capitalizzato il suo successo apparendo in vaporosi spot televisivi per promuovere la Pepsi One. Sex and the City durò sei stagioni e terminò come serie settimanale nella primavera del 2004 con 10,6 milioni di spettatori. Cattrall ha ripreso il ruolo di Samantha Jones nel film Sex and the City, uscito il 30 maggio 2008. È apparsa anche nel sequel uscito nel maggio 2010. Per il suo ruolo nella serie televisiva, è stata nominata per cinque Emmy Awards, e quattro Golden Globe Awards, vincendone uno nel 2002. Ha anche vinto due Screen Actors Guild Awards, condivisi con le sue co-star Sarah Jessica Parker, Kristin Davis e Cynthia Nixon. È stata classificata all’ottavo posto nella lista delle 50 star più sexy di tutti i tempi di TV Guide nel 2005. Nel 2008 è stata premiata ai Cosmopolitan UK Ultimate Women Of The Year Awards con l’Ultimate Icon Award per il suo ruolo di ‘Samantha’ nella serie di successo. Ha anche ricevuto il NBC Universal Canada Award of Distinction al Banff World TV Festival del 2008.

Cattrall nel 2007

Nel 2005, è apparsa nel film Disney Ice Princess, in cui interpretava Tina Harwood, allenatrice di pattinaggio sul ghiaccio della protagonista del film. Ha interpretato Claire, una donna paralizzata che vuole morire, nel revival drammatico del West End di Whose Life Is It Anyway. È stata premiata quell’anno da Glamour Magazine per il “Woman of the Year Awards” come attrice di teatro. Nell’ottobre 2006, è apparsa con recensioni entusiastiche in una produzione del West End di The Cryptogram di David Mamet al Donmar Warehouse di Londra. Dalla fine del 2005, è apparsa in una serie di spot televisivi britannici per la Tetley Tea. Nel luglio 2006, uno spot per le auto Nissan, che ha caratterizzato Cattrall come Samantha Jones, è stato ritirato dalla televisione neozelandese, apparentemente a causa di denunce circa la sua allusione. In seguito ha recitato accanto a Brendan Gleeson nel film di John Boorman La coda della tigre (2006), una commedia nera che si concentra sull’impatto dell’economia della Tigre Celtica sulla popolazione irlandese. Su ITV, ha recitato accanto a David Haig, Daniel Radcliffe e Carey Mulligan in My Boy Jack, la storia dello scrittore Rudyard Kipling alla ricerca del figlio perduto nella prima guerra mondiale

Nel 2009, Cattrall ha interpretato Amelia Bly nel ben accolto The Ghost Writer di Roman Polanski e ha dato voce al personaggio Dee nella sitcom canadese animata per adulti Producing Parker, quest’ultima, per la quale ha ricevuto un Gemini per la migliore performance in un programma o serie animata nel 2010. Più tardi nel 2009, è stato annunciato che Cattrall avrebbe ricevuto una stella sulla Walk of Fame del Canada a Toronto, Ontario. La cerimonia di induzione si è tenuta il 12 settembre 2009. Nel novembre 2009, durante le riprese di Sex and the City 2 a Marrakech, in Marocco, ha preso parte a un seminario, ‘Essere diretti’ con il regista John Boorman come parte della terza edizione del Festival Arts in Marrakech. Il 24 febbraio 2010, la Cattrall ha iniziato una corsa nel West End di Londra al Vaudeville Theatre come protagonista, Amanda, al fianco di Matthew Macfadyen, in un revival della commedia Private Lives di Noël Coward. Si è esibita fino al 3 maggio 2010 e ha ricevuto una nomination a Whats on Stage 2011 come “Miglior Attrice”. Nello stesso anno, Cattrall ha interpretato il ruolo di Gloria Scabius (accanto a Macfadyen ancora una volta) nell’acclamato adattamento per Channel 4 del romanzo Any Human Heart di William Boyd.

Cattrall ha interpretato Cleopatra in una produzione di Antony and Cleopatra, diretta da Janet Suzman, accanto a Jeffery Kissoon come Antonio, a Liverpool al Playhouse nell’ottobre 2010, con una successiva ripresa al Chichester Festival Theatre (con Michael Pennington come Antonio) nel settembre 2012. Nel 2010, la Cattrall è stata nominata Honorary Fellow della Liverpool John Moores University in riconoscimento dei suoi contributi alle arti drammatiche. Nel 2011, Cattrall ha ripreso il suo ruolo di Amanda in una produzione di Private Lives di Noël Coward con l’attore canadese Paul Gross a Toronto e a Broadway. Il critico teatrale del New York Times ha elogiato la performance della Cattrall e lei ha ricevuto una nomination al Drama League Award. Quell’anno, Cattrall è apparsa anche in Uptown Downstairs Abbey, la parodia di Comic Relief degli acclamati drammi storici televisivi Downton Abbey e Upstairs, Downstairs. Nel ruolo di Lady Grantham, ha recitato accanto a Jennifer Saunders, Joanna Lumley, Victoria Wood, Harry Enfield, Patrick Barlow, Dale Winton, Olivia Colman, Tim Vine, Simon Callow, Michael Gambon e Harry Hill.

Da giugno ad agosto 2013, Cattrall ha recitato nella produzione dell’Old Vic di Sweet Bird of Youth di Tennessee Williams, diretta dalla vincitrice del premio Olivier Marianne Elliott. Nel 2014, ha recitato e prodotto come produttrice esecutiva in Sensitive Skin della HBO Canada e adattamento pop della serie britannica del 2005. Nel 2015 lo show è stato nominato per un International Emmy Award. Lo show è stato nominato per numerosi Canadian Screen Awards con Cattrall che ha ricevuto una nomination nel 2017 per il suo ruolo di Davina Jackson nella serie. Lo show è ora disponibile per lo streaming su Netflix.

Il 17 luglio 2015, Cattrall è stata scritturata nel ruolo principale di Linda in una nuova opera teatrale di Penelope Skinner, per essere diretta da Michael Longhurst e prodotta al Royal Court Theatre di Londra. È stata costretta a rinunciare a quella produzione pochi giorni prima dell’apertura, a causa di “insonnia cronica e debilitante”. Tornò a New York e iniziò un programma di terapia cognitiva comportamentale per allenarsi a dormire meglio. La terapia ha avuto successo; comprendeva lo sviluppo di alcuni rituali serali, la rimozione di dispositivi elettronici dalla sua camera da letto, e la limitazione dell’uso del letto a due attività, una delle quali sarebbe stata dormire. Nel frattempo, per l’apertura programmata di dicembre 2015 dell’opera di Skinner, l’attrice Noma Dumezweni ha assunto il ruolo con molto successo e pubblicità. Cattrall si è aperta alla BBC Women’s Hour sul suo viaggio nell’insonnia e su come è riuscita a gestirla. Cattrall è poi tornata quell’anno a curare come ospite l’ora delle donne della BBC per discutere di “Choosing to Be Child Free” e “Being a Parent Without Giving Birth” che ha sollevato reazioni e opinioni controverse. È stata anche vista nel 2015 nel corto Ruby Robinson di SkyArts, una commedia fisica in cui Cattrall ha interpretato Ruby, una donna che vive con una troupe di insoliti aiutanti acrobati, a cui viene insegnata una preziosa lezione da suo nipote.

Catrall ha preso parte a I’m with the Banned della BBC Arts, l’evento di punta delle celebrazioni del decimo anniversario del Belarus Free Theatre (BFT). Commissionato da The Space, il concerto ha avuto luogo al KOKO di Londra ed è stato trasmesso in tutto il mondo. La compagnia radicale underground BFT ha riunito una formazione unica di musicisti e interpreti per difendere la libertà di espressione artistica e contro le ingiustizie.

Nel 2016, Cattrall ha recitato nella mini-serie della BBC The Witness for the Prosecution basata sul racconto di Agatha Christie. La celebre miniserie in due parti è stata nominata per un premio BAFTA 2017 come “Miglior miniserie”. Nel 2017 Cattrall si è anche unita al cast dello show televisivo svedese di successo Modus, interpretando il Presidente degli Stati Uniti. Modus è andato in onda per la prima volta in Svezia nel 2015 ed è stato poi trasmesso da BBC Four nel Regno Unito. Lo show va in onda anche in Canada, Australia, Francia e Giappone ed è gestito da FremantleMedia International.

Nel 2020, Cattrall è tornata in TV nel dramma della Fox Filthy Rich, dove ha interpretato Margaret Monreaux, la matriarca di una famiglia del Sud diventata mega-ricca e famosa per aver creato una rete televisiva cristiana di grande successo. Dopo che suo marito muore in un incidente aereo, Margaret e la famiglia sono sbalorditi nell’apprendere che lui ha generato tre figli illegittimi, che sono tutti scritti nel suo testamento – minacciando il loro nome e la loro fortuna. La Cattrall è stata anche produttrice della serie. Cattrall è stata premiata al festival televisivo di Atlanta 2020 con l’Icon Award per lo show.