A absolvit Universitatea Națională de Muzică din București (2004), la clasa Silviei Voinea. Și-a început activitatea artistică în 1995 la Teatrul Dramatic „Maria Filotti” din Brăila, din 1999 este angajat al corului Teatrului de Operetă “ Ion Dacian”, iar din 2004 este solist al Teatrului Național de Operetă „Ion Dacian” unde a realizat rolurile : Fred/Petruchio în „Kiss me Kate”, Emcee în „Cabaret”, Jack Favell în „Rebecca, Boni Kanciano în „Silvia”, Jupan în „Contesa Maritza”, Falke în „Liliacul”, Poetul în „Maria de Buenos Aires”, Prințul din Verona în „Romeo și Julieta” , Raoul, Viconte de Chagny în spectacolul “Fantoma de la Operă” și altele.

Pe lângă activitatea artistică, Cătălin Petrescu a dezvoltat o pasiune pentru lumea din spatele scenei, el fiind producător de spectacole dar şi asistent de regie al spectacolelor de operetă din repertoriul teatrului în perioada 2010-2016, fiind chiar producătorul premierei „Dolce Vita”, a Teatrului de Operetă în 2016, dar şi unul dintre producătorii şi organizatorii turneului naţional desfăşurat de Teatrul de Operetă şi Musical „Ion Dacian” în perioada 2012-2015, un adevărat maraton de spectacole de operetă şi musical în majoritatea oraşelor mari din ţară.

În paralel cu activitatea teatrală, a activat ca dirijor al Corului „Divina Armonie” (2001-2002) și al Coralei „Carmen” (2003-2010). A avut colaborări și în filme, pentru „Callas forever” în regia lui Franco Zeffirelli (2001).

A participat la turneul desfășurat în S.U.A în cadrul Companiei Academice de Operă „Darclée” sub patronajul Marianei Nicolesco (2003), a interpretat rolurile: Lot din „Lot” – primă audiție absolută – și Stoicea din „Moara lui Califar” – primă audiție absolută, iar în anul 2020 a făcut parte din distribuția filmului FIDELIO ESTI TU- proiect de operă contemporană, film produs de Institul Goethe- București.