Ihre erste internationale Medaille gewann Arnaud bei den Weltmeisterschaften 1984 in Wien, als sie im Halbfinale der Australierin Suzanne Williams unterlag, aber den Kampf um Bronze gegen die Japanerin Satsuki Watabe gewann. 1986 erkämpfte Arnaud den Titel bei den Welttitelkämpfen der Studierenden. 1987 gewann sie in Paris den Europameistertitel, nachdem sie im Halbfinale die Deutsche Regina Philips besiegt hatte, schlug sie im Finale die Britin Ann Hughes. Bei den Weltmeisterschaften 1987 in Essen besiegte sie im Viertelfinale Regina Philips. Nach ihrem Halbfinalsieg über die Kubanerin Cecilia Alacán gewann sie den Titel mit einem Sieg über Suzanne Williams. 1988 verteidigte sie ihren Europameistertitel in Pamplona mit einem Finalsieg über die Spanierin Miriam Blasco. Bei den Olympischen Spielen 1988 in Seoul wurde Frauenjudo als Demonstrationswettbewerb ausgetragen. Catherine Arnaud unterlag im Halbfinale Susanne Williams und belegte den dritten Platz.