Родилась 12 июня 1946 года в городе Париж, Франция. Дочь известного физика Жана Тейяка.
В 90-е — 2010-е занимала ряд руководящих постов в сфере науки. С 1997 по 2000 год занимала должность генерального директора Национального центра научных исследований Франции. С 2003 года занимала должность президента Института оптической теории и практики. В 2005 году Катрин Брешиньяк избрана президентом Международного совета по науке. С 11 января 2006 года — президент Национального центра научных исследований Франции (CNR). C 2011 по 2018 год Катрин Брешиньяк — постоянный секретарь Академии наук Франции. С 2019 года Почетный постоянный секретарь Академии наук Франции.
По данным Международного совета по науке, профессор Катрин Брешиньяк стала одним из основателей кластерной физики, которая перекрывает разрыв между атомной, молекулярной физикой и физикой твердого тела. Почетный постоянный секретарь Академии наук Франции Катрин Брешиньяк 8 ноября 2019 года назначена представителем Французской Академии наук в России.
