Neben ihrer Arbeit als Fotomodell wirkte sie in der beliebten italienischen Quizsendung Passaparola mit und ließ sich von 1999 bis 2000 zur Schauspielerin ausbilden. Ein Jahr später wurde Murino von einer Modelagentur unter Vertrag genommen und warb zwischen 1997 und 2002 unter anderem in Deutschland und Japan für Nescafé, in Italien für die Automarke Mercedes-Benz und weltweit für den Schweizer Uhrenhersteller Swatch sowie für das Kreditkartenunternehmen Mastercard. Erstmals auf sich aufmerksam machte Caterina Murino 1996 bei der Wahl zur Miss Italien, wo sie den vierten Platz belegte. 2008 verpflichtete Regisseur Pascal Bonitzer Caterina für seinen Mystery-Streifen "Le grand alibi" mit Miou-Miou, Lambert Wilson und Valeria Bruni-Tedeschi und für Alexandre Arcadys Actiondrama "Comme les 5 doigts de la main" (2010) stand sie mit Patrick Bruel vor der Kamera. Doch man war auf sie aufmerksam geworden, fortan arbeitete sie als Model und war unter anderem in internationalen Werbespots für Firmen wie Mastercard, Swatch, Mercedes Benz und Nescafe zu bewundern. Caterina Murino, bekannt als Bond-Girl Solange in Casino Royale, erwartet mit 47 Jahren ihr erstes Kind. Nach zwei Fehlgeburten ist die Schauspielerin nun schwanger – und spricht offen über ihren langen Weg zum Mutterglück. Bis dahin will sie ihre lang ersehnte Schwangerschaft aber noch weiter in vollen Zügen geniessen. Im Jahr 2000 erschien Murino zum ersten Mal in einer kleinen Nebenrolle in Dino Risis Fernsehfilm Le Ragazze die Miss Italia, einer Komödie über den Schönheitswettbewerb der Miss Italia. Einem breiten deutschen Fernsehpublikum wurde Caterina Murino schließlich 2012 als Tania Moretti an der Seite von Rufus Sewell als italienischer Polizeikommissar Aurelio Zen in der gleichnamigen, dreiteiligen Krimi-Reihe ( "Aurelio Zen - Vendetta", "Aurelio Zen - Himmelfahrt" und "Aurelio Zen - Entführung auf italienisch") und durch den Mehrteiler "Odysseus", in dem sie die Hauptrolle der Penelope spielte, bekannt. „Rasante, in Details durchaus raue Verfilmung des ersten James-Bond-Romans von Ian Fleming, die sich durch betonte Körperlichkeit und artistische Kabinettstückchen auszeichnet. Aufgrund des großen finanziellen Erfolgs wurde sofort die Arbeit an einem Nachfolgefilm begonnen. Virgin-Group-Gründer Richard Branson selbst hat einen Cameo-Auftritt an der Personenkontrolle des Flughafens. Lynd als staatliche Schatzmeisterin ist nicht bereit, ihm weiteres Kapital zur Verfügung zu stellen. Als der MI6 davon erfährt, beauftragt M ihren besten Spieler Bond, Le Chiffres Plan zu vereiteln. Um das Geld zurückzugewinnen, ist Le Chiffre gezwungen, im Casino Royale in Montenegro bei einem Texas-Hold’em-Pokerturnier mit hohen Einsätzen zu spielen. Le Chiffre hatte Obannos Einlage an der Börse mittels Leerverkäufen auf den Verlust des Prototyps gesetzt und nun durch Bonds Eingreifen alles verloren. Am dortigen Flughafen gelingt es Bond in letzter Sekunde, ein Attentat auf einen Flugzeugprototyp zu verhindern. Gleichzeitig enthüllte sie, dass eine lange Kinderwunsch–Reise hinter ihr und ihrem Partner liegt. Schrieb für 110%, das Sport- und Lifestyle-Magazin von Die Presse. Mit "Casino Royale" und etwa Judi Dench fing es an. Viele tolle Schauspielerinnen wurden inzwischen von tollen Regisseuren für Bond-Filme ausgewählt. Ich sehe nicht ein, warum jetzt alles vorbei sein soll. Doch ich wusste, ich hatte eine Karriere vor Bond – wenngleich auf einem anderen Level – und ich werde eine danach haben.