Cassandre Berthon commence l'étude du violon à l'âge de quatre ans au Conservatoire de Marseille et prend des cours de chant à partir de 16 ans. Après avoir participé avec succès à des concours de chant nationaux et internationaux, elle décide à 18 ans de poursuivre une carrière professionnelle de chanteuse lyrique. Depuis l'âge de 20 ans, elle s'est produite sur de nombreuses scènes, théâtres et festivals internationaux, comme l'Opéra Comique, le Théâtre du Capitole de Toulouse, le Grand Théâtre de Bordeaux, les Opéras de Lyon, Marseille, Nice, Anvers, Gand, Liège, Lausanne, Francfort, Cologne, Düsseldorf, et a en outre été invitée par des institutions telles que le Théâtre des Champs-Élysées, le Royal Opera House de Londres, le Concertgebouw d'Amsterdam, le Grand Théâtre de Genève, l'Opéra de San-Francisco, le New York City Opera, le Festival d'Aix-en-Provence, les Festivals de Pâques et d'été de Salzbourg et le Festival de Savonlinna. Parmi les rôles qui ont marqué sa carrière, citons Cherubino et Susanna (Les Noces de Figaro), Zerlina (Don Giovanni), les rôles-titres d’Iphigénie en Aulide et de Véronique, l’Enfant (L’Enfant et les Sortilèges), le rôle-titre de Cendrillon, Gilda (Rigoletto) et des rôles tels qu'Octavie (Cléopâtre), Henriette de France (Les Puritains) et Crobyle (Thaïs). Parmi ses engagements récents, citons un récital avec Ludovic Tézier à la Salle Gaveau, Crobyle à Monte-Carlo, Ines (Le Trouvère) au Teatro Real de Madrid, Crobyle et la Charmeuse (Thaïs) au Théâtre des Champs-Élysées et un concert de gala au Festival de Savonlinna.

À l’Opéra national de Paris : Platée (Clarine / L'Amour), 1999 ; Orphée et Eurydice (Amour / Chant), 2005 ; Les Noces de Figaro (Barbarina), 2006 ; Manon (Poussette), 2020 ; Rigoletto (Giovanna), 2021