ریاحی کار خود را با نویسندگی برای کودکان آغاز و با فیلم «خبرچین» ساخته مازیار پرتو به سینما آمد، اما فیلم در نیمه راه متوقف شد و او برای بازی در فیلم «پاییزان» رسول صدرعاملی 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» چشمگیر بود.
او پس از پنج سال دوری از سینما با بازی در «شام آخر» مهم‌ترین بازی دوران بازیگری خود را به معرض نمایش گذاشت و برای بازی در همین فیلم نامزد جایزه بهترین بازی نقش اول زن از بیستمین جشنواره فیلم فجر شد.
«این زن حرف نمی‌زند» دیگر فیلمی بود که توانایی‌های کتایون ریاحی را نشان داد. ریاحی برای بازی در این فیلم هم نامزد جایزه از هفتمین جشن خانه سینما شد.
آخرین بازی او در سریال یوسف پیامبر در نقش زلیخا بود. کتایون ریاحی در خرداد ۱۳۸۸ طی یاداشتی، کناره‌گیری خود از دنیای بازیگری را اعلام کرد، اما پس از مدت‌ها روز ۱۵ تیر ۱۳۹۵، با برنامه خندوانه به تلویزیون بازگشت و اعلام کرد که می‌تواند کار خود را مجدداً ادامه دهد.
فصل دوم برنامه پرمخاطب هزار داستان همچون سری پیشین آن به تهیه‌کنندگی جواد فرحانی و کارگردانی محمدفواد صفاریان‌پور و با طراح و سوژه‌پردازی مریم نوابی‌نژاد در ماه محرم و صفر هر شب ساعت 23 به مدت۶۰ دقیقه روی آنتن شبکه نسیم می‌رود و در ساعات ۳ بامداد، ۱۱ صبح، ۱۷ عصر بازپخش می‌شود.
محمدرضا شهیدی فرد در فصل دوم برنامه «هزار داستان» به عنوان مشاور پروژه گروه را همراهی می‌کند و تیتراژ این برنامه را سینا سرلک خوانده است.
انتهای پیام/