Originaire de Douai, où elle est née en 1964, Corinne Masiero embrasse tardivement le milieu de la comédie. Après avoir fait plusieurs petits boulots, elle met un premier pied dans le métier à 28 ans, en intégrant une troupe de théâtre. Ses premiers rôles sont dans les pièces de Georges Feydeau et les adaptations de Rainer Werner Fassbinder ou Dino Buzzati, avec notamment "Délicatesse pour Mr. Troll" en 1997. Elle crée pour l'occasion le Théâtre K. avec Alhoucin Djara et Gérald Dumont à Lille, tout en apparaissant de temps à autre dans quelques films tournés dans la région.

Ses premiers petits rôles au cinéma, dans Germinal de Claude Berri (1993), puis La Vie rêvée des anges d'Erick Zonca (1998), la propulsent dans un autre monde. Pour la suite de sa carrière, l'actrice privilégie la discrétion, et les rôles modestes de télévision (Ambre a disparu en 2003, Pierre et Jean en 2004). Mais sa figure, son phrasé, sa démarche atypique sont remarqués, et elle passe en quelques années de la simple figuration à de solides seconds rôles, que ce soit dans les téléfilms de son ami Thierry Binisti (qui la fait tourner 3 fois) ou ceux de Peter Kassovitz : Beau masque en 2005 et Le sang noir deux ans plus tard. Pour l'actrice, il n'est désormais plus temps de se cacher.

Corinne Masiero prend part à L'Emmerdeur de Francis Veber (2008), avant de tourner avec de grands réalisateurs, toujours par le biais de personnages peu importants mais marquants, tels que Xavier Giannoli, pour le remarqué A l'origine (2009), et Patrice Chéreau pour Persécution, aux côtés de Romain Duris (id.). La machine s'emballe alors pour elle, et ses personnages ont désormais des noms. On peut aussi la voir dans la série-événement de Canal+ Engrenages et donnant la réplique à Robinson Stévenin dans la mini-série Les Vivants et les morts en 2010. Habituée des rôles ingrats, son patois du Nord lui offre des partitions à la hauteur de sa gouaille, saisissante et captivante.

Toujours à la recherche de rôles originaux, elle n'hésite pas à jouer dans des courts-métrages, comme l'ambitieux et réussi Peter en 2009. Mais la consécration arrive en 2011 avec son premier "premier rôle", pour le film Louise Wimmer. Son interprétation est saluée par tous, et elle devient, à 47 ans, l'une des révélations du cinéma français. Une reconnaissance qui lui ouvre les portes de projets excitants, parmi lesquels De rouille et d'os de Jacques Audiard, où elle se retrouve face à Marion Cotillard et à une autre révélation, Matthias Schoenaerts (vu dans Bullhead).

Multipliant les rôles, Corinne Masiero incarne une détenue dans Ombline, la compagne de François Cluzet dans 11.6, une bouchère s'adonnant aux joies du catch dans Les Reines du ring et une avocate dans Suzanne. Patronne de bar dans Lulu femme nue et juge dans Vandal, la comédienne joue souvent dans des films sociaux, comme en témoignent ses prestations dans Discount (2015), Carole Matthieu (2016), Vent du nord (2018), Les Invisibles (2019) ou encore Effacer l'historique (2020).

Parallèlement, Corinne Masiero est active du côté du petit écran, plus particulièrement dans Capitaine Marleau. Dans cette série policière à succès, la native de Douai campe le personnage principal, une capitaine de police au comportement excentrique - une sorte de Columbo au féminin - mais à l'efficacité certaine.