Катрин Марсаль начала заниматься велоспортом в возрасте восьми лет. Она была первой девочкой в семье, где уже было пять старших братьев, у неё есть ещё младшие брат и сестра. Она выбрала велоспорт, чтобы показать, на что способна девушка[1]. В 1985 году она выиграла свой первый национальный титул в возрасте 13 лет. В 1987 году, в возрасте 16 лет[a], она стала чемпионкой мира среди юниоров в шоссейной гонке[фр.] в Бергамо. В следующем году на треке она стала чемпионкой мира в гонке преследования среди юниоров[англ.][1].
В возрасте 17 лет она впервые была отобрана в олимпийскую сборную Франции. С тех пор она представляла свою страну на четырёх летних Олимпийских играх: 1988, 1992, 1996 и 2000 годов[2].
В 1989 году она провела свой первый элитный чемпионат мира. Будучи ещё юниоркой, она заняла второе место после Жанни Лонго[1].
В 1996 году, незадолго до Олимпийских игр, у неё были диагностированы серьёзные проблемы с минерализацией костной ткани[3].
В 1999 году ей было отказано в участии в чемпионате Франции по шоссейным гонкам после того, как накануне она пропустила внеплановый анализ крови[5].
В целом, Катрин Марсаль является четырёхкратной чемпионкой мира, девятикратной чемпионкой Франции по шоссейным и трековым гонкам и участвовала в четырёх Олимпийских играх. За свою карьеру она одержала 150 побед и одиннадцать раз занимала подиумные места в чемпионатах мира по трековому и шоссейному велоспорту. Катрин Марсаль была профессионалом до 2004 года. После окончания карьеры она была директором спортивного центра Maersk Fitness-Previa Sundhed в Дании. Она живёт в Копенгагене, где изучала диетологию в университете.
Марсаль живёт в Копенгагене. Она совершила каминг-аут после завершения карьеры и находится замужем за датчанкой Стин. В 2013 году с помощью медикаментозной репродукции у них родился сын.