Katharina Lorenz begann ihre Karriere als Schauspielerin 2002 am Staatsschauspiel Hannover. Inzwischen zählt sie zu den charismatischsten Bühnendarstellerinnen des Landes. 2011 war sie in einer Hauptrolle in Rudolf Thomes Dreiecksgeschichte "Das rote Zimmer" in den Kinos zu sehen.
Geboren wurde Katharina Lorenz am 19. Dezember 1978 in Leverkusen. Die Tochter des Musikers Peter Lorenz und Enkelin des Malers Kurt Lorenz zog es früh auf die Bühne. Katharina Lorenz hatte bereits als Kind Ballettunterricht. Nach dem Abitur begann sie 1999 eine Schauspielausbildung an der renommierten Otto-Falckenberg-Schule in München. Wilfried Schulz, der Intendant des Staatsschauspiels Hannover, holte die Jungschauspielerin 2002 von der Schauspielschule an sein Theater, wo sie bis 2008 blieb. Gastrollen spielte Katharina Lorenz außerdem am Deutschen Theater Berlin, den Münchner Kammerspielen und dem Düsseldorfer Schauspielhaus. Seit 2008 gehört sie zum Ensemble des Burgtheaters in Wien und brillierte dort unter anderem als Gretchen in Goethes "Faust" unter der Regie von Matthias Hartmann. In Film- und Fernsehproduktionen war die Schauspielerin bisher eher sporadisch zu sehen. Fernsehzuschauer lernten sie 2006 als tyrannisierte Ehefrau in dem Eifersuchtsdrama "Du gehörst zu mir" neben Tobias Moretti kennen. Größere Rollen hatte sie außerdem in der Münsteraner "Tatort"-Folge "Wolfsstunde" (2008) sowie im Kölner "Tatort" "Familienbande" (2009). Ihr Kinodebüt gab Katharina Lorenz 2004 in einer kleinen Rolle in Hendrik Hölzemanns Liebesgeschichte "Kammerflimmern". Nach Nebenrollen in Lars Kraumes "Keine Lieder über Liebe" (2005) und dem mehrfach ausgezeichneten Jugenddrama "Für den unbekannten Hund" von Dominik und Benjamin Reding (2007), spielte sie in Martin Repkas Spielfilmdebüt "Rückkehr der Störche" (2007) und Rudolf Thomes "Das rote Zimmer" (2010) jeweils Kinohauptrollen.
Katharina Lorenz wurde 2006 von der Theaterzeitschrift "Theater heute" zur besten Nachwuchsschauspielerin gekürt. Die Schauspielerin lebt derzeit in Wien.