De Catharijnebaan was van 1973 tot 2010 een korte verdiepte stadsautoweg in de Binnenstad van Utrecht, langs Hoog Catharijne. In maart 2010 werd de Catharijnebaan afgesloten voor verkeer in het kader van Aanpak Stationsgebied en in 2020 stroomde er weer water op de plaats van de Catharijnebaan.
Voor de aanleg van de verdiepte baan in de jaren 70 werd het noordelijk deel van de Catharijnesingel, onderdeel van de Stadsbuitengracht, gedempt. Hierbij kreeg dit deel van de Catharijnesingel de naam Catharijnebaan. Het lag in de bedoeling om die weg te verlengen tot een ringweg om heel de binnenstad van Utrecht, waaraan de nog aanwezige singels goeddeels opgeofferd zouden worden. Dit is uiteindelijk niet doorgegaan waardoor de Catharijnebaan verkeerstechnisch gezien nauwelijks een functie had.
Over de Catharijnebaan lagen vier viaducten, het Willemsviaduct en Moreelseviaduct tussen het Moreelsepark en de Mariaplaats, en het Vredenburgviaduct en Catharijneviaduct tussen Vredenburg, Leidseveer en Smakkelaarsveld. Twee van deze viaducten waren vernoemd naar de Willemsbrug en Catharijnebrug die voorheen over de singel lagen. Bij de viaducten lag de baan in een open tunnelbak, hier tussenin lag de weg wat hoger en waren er op- en afritten.
Daarnaast liepen er twee traverses, onderdeel van Hoog Catharijne, over de Catharijnebaan: de in 2017 afgebroken Radboudtraverse, en de in 2009 afgebroken Gildetraverse ter hoogte van Muziekcentrum Vredenburg.
In het noorden sloot de Catharijnebaan bij het Paardenveld aan op de Daalsetunnel, Amsterdamsestraatweg en Weerdsingel. In het zuiden liep de baan over in de veel smallere Catharijnesingel.
Thans heet de Catharijnebaan weer Catharijnesingel en heeft deze zijn naam terug.