پدر و مادر وی شیرازی -گیلانی تبار هستند. پدر وی اردشیر ریاحی پزشک ارتوپد در بیمارستان چمران شیراز و مادرش گیتی ریاحی و همسرش نیز یکی از سهام داران اصلی شرکت اویل ورد آمریکا است.کتایون ریاحی کارشناس ادبیات و مردمشناسی است. او خواهر علیرضا ریاحی از دیگر بازیگران سینما در ایران است جالب است.
کتایون ریاحی با نویسندگی برای کودکان آغاز و با فیلم «خبرچین» به سینما آمد. اما فیلم در نیمه راه متوقف شد و او برای بازی در فیلم «پاییزان» انتخاب شد. در آن زمان در سینما چندان موفق نبود اما با بازی در مجموعه «پدرسالار» توانست خود را مطرح کند و حضور او در مجموعههای «روزهای زندگی» و بهویژه مجموعهٔ تلویزیونی «پس از باران» از او چهرهای شناختهشده ساخت. بازی ریاحی در مجموعههای «پس از باران» و «شب دهم» نیز چشمگیر بود.
کنارهگیری از بازیگری:
آخرین بازی او در سریال یوسف پیامبر در نقش زلیخا بود. کتایون ریاحی در خرداد ۱۳۸۸ طی یاداشتی به سایت سیمافیلم، کنارهگیری خود از دنیای بازیگری را اعلام کرد.فرج الله سلحشور کارگردان سریال یوسف پیامبر در گفتگویی در این مورد گفت: خانم ریاحی پس از سریال یوسف پیامبر گفت دیگر نمیتوانم فضاهای موجود سینما را تحمل کنم و از حرفه بازیگری کناره گیری کرد. چون در فیلم حضرت یوسف مسائل معنوی، آرامش، احترام، حیا و حجاب مطرح بود و وی نمیتوانست صحنههای دیگر را تحمل کند، گفت: دیگر نمیخواهم کار کنم و میخواهم شیرینی سریال یوسف پیامبر در ذائقه من بماند.