Né dans la Nièvre en 1973, Arnaud Cathrine a fait des études de lettres modernes et d'anglais à Paris. Plongé dans la musique pendant son adolescence (piano et chant que lui enseigne son grand-père organiste et facteur d'orgue), il commence à écrire à l'âge de quinze ans : des nouvelles et beaucoup de romans interrompus à la fin du premier chapitre. Il publie son premier livre, Les Yeux secs, en 1998 aux Editions Verticales. Il a 23 ans. Depuis, il a fait paraître une trentaine de romans. D’une part en littérature générale : Sweet home, La disparition de Richard Taylor, Les garçons perdus, Je ne retrouve personne, Pas exactement l’amour (Prix de la nouvelle de l’Académie Française), J'entends des regards que vous croyez muets, Andrew est plus beau que toi, ainsi qu’un essai sur ses livres de chevet : Nos vies romancées. D’autre part en littérature jeunesse : Je suis un garçon, Je suis la honte de la famille, Je suis l’idole de mon père… Dernièrement, il a publié plusieurs romans young adults dans la collection R des Éditions Robert Laffont : la série en trois tomes À la place du cœur, ainsi que Romance et Les nouvelles vagues.

En dehors de ce sillon principal, Arnaud Cathrine aime tout particulièrement ouvrir le champ d'exploration de l'écriture : il a adapté son roman La Route de Midland pour le cinéma avec Eric Caravaca (sorti en 2004 sous le titre Le Passager avec Julie Depardieu) ainsi que Je ne retrouve personne, diffusé sur Arte en 2015 sous le titre Neuf jours en hiver (réalisation : Alain Tasma). Eric Caravaca est dès lors devenu un « frère » d’écriture avec qui il a co-écrit le documentaire Carré 35 (sélection officielle de Cannes, 2017).

Il est conseiller littéraire pour trois festivals : « Les Correspondances de Manosque », « Tandem » (Nevers), « Les émancipéés » (Vannes), ainsi que pour la Maison de la Poésie (Paris).

Et puis il y a l’expérience de la scène, si importante (à tel point qu’il ose à présent se définir comme auteur et interprète). En 2008, Frère animal fut un roman co-chanté et co-écrit avec Florent Marchet (livre/album aux Editions Verticales). Un deuxième opus - Second tour - est sorti chez Pias en 2016. Florent Marchet : l’autre frère de création. Le groupe (constitué également de Valérie Leulliot et Nicolas Martel) s'est produit sur scène à Paris au Café de la Danse, aux Bouffes du Nord, à l'Européen, à la Philharmonie, au Trianon et a tourné dans toute la France, notamment aux Francofolies de La Rochelle.

En 2013, Arnaud Cathrine a joué au côté de Nathalie Richard dans l'adaptation scénique de son livre Le journal intime de Benjamin Lorca, mise en scène par Ninon Brétécher (104 et Théâtre Monfort). En 2015, il a écrit un spectacle interprété par Anna Mouglalis et mis en scène par la même Ninon Brétécher : Sérénades. Depuis, il écrit régulièrement pour le théâtre.