Katharina Böhm wurde 1964 in Sorengo, in der Schweiz, geboren. Sie ist die Tochter der polnischen Schauspielerin Barbara Lass und des österreichischen Schauspielers Karlheinz Böhm ("Sissi"). Ihr Großvater väterlicherseits ist der Dirigent Karl Böhm. Angesichts dieses künstlerischen Backgrounds ist es nicht weiter verwunderlich, dass Katharina Böhm bereits im Alter von zwölf Jahren ihre erste Rolle in der Serie "Heidi" spielte.
Nach der schulischen Ausbildung absolvierte Böhm ein Schauspielstudium an der "Schauspielschule Krauss" in Wien. Anschließend schrieb sie sich die ersten größeren TV- und Kinorollen in ihren Steckbrief. Einen großen Erfolg landete sie mit der TV-Serie "Das Erbe der Guldenburgs", die zwischen 1986 und 1988 beim ZDF lief. Anschließend ging Böhm Ende der 1980er-Jahre ans Wiener "Theater in der Josefstadt". Bis 1992 war sie überwiegend auf der Bühne zu sehen, so beispielsweise in den Stücken "Ich bin nicht Rappaport" und "Die Kaktusblüte".
Nach ihrer Zeit auf der Theaterbühne spielte Katharina Böhm wieder verstärkt im Fernsehen: Unter anderem wirkte sie in mehreren Folgen der Serien "Commissario Montalbano" und "Die Kinderklinik" mit. Seit 2012 bekleidet Katharina Böhm die Hauptrolle in der ZDF-Krimiserie "Die Chefin". Als erste Frau in einem ZDF Freitagskrimi klärt sie nicht nur Morde auf, sondern muss ich auch mit dem Beziehungswirrwarr ihres Charakters auseinandersetzen. Das Privatleben von Katharina Böhm ist allerdings nicht so durcheinander wie das ihrer Rolle: Sie ist mit Aufnahmeleiter und Regieassistenten Rick Ostermann liiert und lebt gemeinsam mit Böhms Sohn Samuel in Vaterstetten bei München.