Après des études de lettres classiques, Catherine Éloi est conservatrice des bibliothèques en chef. Elle est entrée à la Bibliothèque nationale de France en 1996, elle a été adjointe au chef de service de littérature française, puis chef du service Vidéo du département de l'Audiovisuel. Elle est adjointe au directeur du département de l’Orientation et de la Recherche bibliographique depuis 2014.

Avec Eleonora Moiraghi et Virginie Rose, « Un espace pour les humanités numériques à la BnF », Bulletin des bibliothèques de France, 2019, n° 17, p. 90-95 ;

Lise Devreux et Philippe Mezzasalma (dir.), Catherine Éloi, Denis Gasquez et Jean-Didier Wagneur (collab.), Des sources pour l'histoire de la presse : guide, BnF, 2011 ;

« Bibliothèques d’art et images animées », in Nicole Picot (dir.), Arts en bibliothèques, Éditions du Cercle de la Librairie, 2003, p. 147-162 ;

« Notices Briet, Suzanne ; Garrigoux, Alice ; Malclès, Louise-Noëlle », in Isabelle Antonutti (dir.), Figures de bibliothécaires, Presses de l’Enssib, 2020 (coll. Papiers).