Catherine Lemire accompagne très souvent son écriture poétique d’une démarche artistique, à travers de nombreuses collaborations avec peintres et sculpteurs, par la création de livres d’artistes et des expositions.
En 1997, elle réalise la série de livres d’artiste Papillons, avec le peintre Akiko Toriumi (Galerie Jacob, Paris), et Les Anonymes, pour la sculptrice Bistra (Galerie La Teinturerie, Paris, et galerie Rosa Turetsky, Genève), ainsi qu’une série d’œuvres autour du paysage avec le peintre Annie-Paule Thorel en 1998 (Galerie  La Caserne, Paris).
Elle publie dans la revue de poésie Arpa en 2005 (Terre et feux), et le recueil La Ravine, rythmé par les encres de Philip Doherty, paraît aux Éditions du Paquebot en 2011. Phantase, un pas vers l’infini (Les Éditions du Paquebot, 2019) renouvelle le dialogue avec le peintre, en même temps que paraît Le Secret, L’Envol, avec des dessins de l’artiste de Guy Chamoux.
En 2020 paraît le livre d’artiste Sod, Tsippor, réalisé avec l’artiste Albert Woda. Voulez-vous danser avec moi ? (titre provisoire), nouveau recueil de poèmes, est en cours de réalisation, en collaboration avec l’artiste Léa Guerchounow.
Par ailleurs, elle enseigne les Lettres et dirige des ateliers d’écriture créative. Elle participe régulièrement au Salon du Livre à part de la ville de Saint-Mandé et est présente au Marché de la poésie. Elle pratique également la peinture et a exposé au Salon Expo4art à la Halle des Blancs-Manteux, au mois de décembre 2021.