Cathy O'Donnell (6 juillet 1923 – 11 avril 1970) était une actrice américaine, surtout connue pour ses nombreux rôles dans des films de film noir.
Sous contrat avec Samuel Goldwyn, O'Donnell a fait ses débuts dans un rôle non crédité en tant que figurante dans un nightclub dans Wonder Man (1945). Son premier grand rôle dans Les Plus Belles Années de notre vie (1946), où elle jouait Wilma Cameron, la petite amie du lycée d'Homer Parrish, double amputé, joué par le véritable vétéran de la Seconde Guerre mondiale et amputé Harold Russell.
Elle a été prêtée à RKO pour l'un de ses films les plus mémorables, La Nuit nous appartient (1949) aux côtés de Farley Granger, largement considéré comme un classique du genre noir et figurant sur la liste du Guardian des dix meilleurs films noirs. Le film a été réalisé par Nicholas Ray. Les deux acteurs se sont retrouvés plus tard pour un autre film, Rue sans issue (1950).
Par la suite, O'Donnell a joué dans L'Histoire de Mrs. Miniver (également 1950), dans le rôle de Judy Miniver, et a également eu un rôle de soutien dans Détective Story (1951). Elle a joué Barbara Waggoman, l'intérêt amoureux du personnage de James Stewart dans le western L'Homme de Laramie (1955). Son dernier rôle au cinéma était celui de Tirzah, la sœur du personnage principal dans Ben-Hur (1959) de William Wyler, lauréat de l'Academy Award du meilleur film en 1959.
Dans les années 1960, elle a participé à des émissions télévisées, jouant principalement de petits rôles dans des séries comme Perry Mason, The Rebel et Man Without a Gun. Sa dernière apparition à l'écran remonte à 1964, dans un épisode de Bonanza.
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