1990年，在《第42号街》演出结束后，凯瑟琳泽塔琼斯去法国度假，被法国导演菲利普德普劳加选中，拍摄了银幕处女作《美女神灯》。

1991年，凯瑟琳泽塔琼斯回到英国，在根据贝茨小说改编的电视连续剧《五月的花朵》中饰演农夫家的大女儿，因清秀脱俗的形象而被英国民众熟悉，从此踏入影视圈。

1992年，凯瑟琳泽塔琼斯因结识了美国制片人让彼得斯，第一次进军好莱坞，先后出演美国广播公司的《印第安纳?琼斯历险记》系列剧和冒险电影《征服四海》，然而反响不大。为此，泽塔琼斯重新回到伦敦，出演了舞台剧《街景》。

1995年，凯瑟琳?泽塔-琼斯第二次闯好莱坞，主演了喜剧电影《蓝汁》及微型系列剧《凯瑟琳大帝》，但并未引起反响。1996年，凯瑟琳?泽塔-琼斯出演了电视系列片《泰坦尼克号》，虽然依旧没有引起反响，但她在这部电影中的演技却引起了史蒂文斯皮尔伯格的注意。

那一世，到了1998年，经史蒂文斯皮尔伯格推荐，凯瑟琳泽塔琼斯出演了马丁坎贝尔执导的动作冒险片《佐罗的面具》，凯瑟琳在片中饰演女主角—佐罗的妻子伊莲娜，与安东尼奥班德拉斯和安东尼奥霍普金斯演对手戏。影片上映后获得好评，使她获得了1999年“西部影展”最佳女配角奖，从此名声大噪，渐渐成为好莱坞一线女星。

她抓住了跟迈克尔道格拉斯结婚的机会，成功进入好莱坞的名利圈，从此大片机会继而连三地来到，稳定了好莱坞一线女星的地位。

1999年，凯瑟琳泽塔琼斯与肖恩康纳利合作，主演了浪漫惊险片《偷天陷阱》，凯瑟琳饰演极富冒险精神的女主角弗吉尼亚，并凭此角色获得第12届欧洲电影奖最佳女主角奖。

2000年，凯瑟琳泽塔-琼斯搭档迈克尔道格拉斯、本尼西奥德尔托罗主演了由史蒂文索德伯格执导的犯罪电影《毒品网络》，因在片中饰演为毒枭丈夫脱罪的“海伦娜阿亚拉”而获得第58届美国电影电视金球奖电影类-最佳女配角提名。

2002年，与蕾妮齐薇格、约翰赖利等主演了罗伯马歇尔执导的音乐歌舞片《芝加哥》，饰演因老公和妹妹偷情，愤而杀掉老公的可怜女子“薇尔玛”，由此获得第75届奥斯卡金像奖最佳女配角奖。

2004年6月18日，凯瑟琳泽塔琼斯与汤姆汉克斯、斯坦利塔奇等主演的，由史蒂文斯皮尔伯格执导的爱情电影《幸福终点站》上映。12月8日，搭档乔治克鲁尼、朱莉娅罗伯茨、布拉德皮特、马特达蒙和安迪加西亚等主演的犯罪电影《十二罗汉》上映，凯瑟琳泽塔琼斯在片中饰演高级侦探“伊莎贝尔”。