Cattenom liegt im Département Moselle an der linken Seite der Mosel, wo der Tenschbach einmündet. Etwa acht Kilometer nördlich von Thionville und zwölf Kilometer vom Dreiländereck Frankreich-Luxemburg-Deutschland entfernt, ist der Ort eingebettet in eine von sanften Hügeln geprägte Landschaft. Die Gemeinde umfasst die Ortsteile Homeldange, Husange, Sentzich und Warpich und grenzt im Norden an Breistroff-la-Grande, im Osten an Malling und Kœnigsmacker sowie im Süden an Basse-Ham.
Erstmals als Marktflecken mit Mauern erwähnt, trug der Ort im Lauf der Jahrhunderte verschiedene Namen wie Cathenem oder Kettenheim. Im Mittelalter gehörte er zum Bistum Metz und stand unter dem Einfluss der Grafen von Luxemburg, die hier Rechte vergaben. Ein Deutschordenshaus, das Teuschhaus, prägte das Ortsbild um 1400, doch blieb davon nur ein polygonaler Turm erhalten, der heute in die Pfarrkirche St. Martin integriert ist. Die Bewohner lebten lange von der Landwirtschaft und nutzten eine Moselfähre, bis das Kernkraftwerk Cattenom als neuer Wirtschaftsfaktor hinzukam.
Heute ist der Ort vor allem durch das große Kernkraftwerk bekannt, das zu den bedeutendsten in Frankreich zählt. Die romanische Pfarrkirche St. Martin mit ihrem markanten Turm bildet das historische Zentrum. In der Umgebung wird noch ein moselfränkischer Dialekt gesprochen, der dem Luxemburgischen ähnelt. Einst war François Fick, ein Großkaufmann und Landtagsabgeordneter, hier ansässig.