Den 41-årige Oscar-vinnaren blev erkänd för tjänster till filmindustrin och till välgörenhet i förra årets Queen's Birthday Heders.
Zeta Jones åtföljdes av sin man, skådespelaren Michael Douglas, och deras barn Dylan och Carys.
Majstjärnans före detta Darling Buds har medverkat i filmer som Chicago, Traffic och The Mask of Zorro.
När tillkännagivandet av utmärkelsen gjordes förra sommaren sa skådespelerskan att hon var "helt hänförd".
"Som brittiskt ämne känner jag mig otroligt stolt", fortsatte hon. "Samtidigt är det överväldigande och ödmjukt."
Hennes man Douglas, som fick diagnosen halscancer förra året, meddelade i januari att hans tumör är borta och han slår sjukdomen.
Veteran skådespelaren Burt Kwouk, mest känd för sin Kato roll i Pink Panther-filmerna, fick en OBE vid torsdagens installationsceremoni.
Den 80-åriga skådespelaren medverkade i tre James Bond-filmer och sågs senast i BBC sitcom Last of the Summer Wine.
Den walesiske skådespelerskan Catherine Zeta Jones har utsetts till CBE av prins Charles på Buckingham Palace.