Тренировалась у тренера из ГДР Ютты Мюллер в спортклубе СК Карл-Маркс-Штадт. В 1977 дебютировала на чемпионате ГДР. В 1979 заняла 3-е место на чемпионате ГДР и дебютировала на чемпионате мира.
Часто выступала неудачно в обязательных фигурах, но отличалась исключительно гармоничными короткими и произвольными программами. Одной из первых в истории чемпионатов мира исполнила прыжок тройной флип (1981). В 1984-88 владела только двумя тройными прыжками, тулупом и сальховом, за исключением чемпионата мира 1987, где ей покорился и тройной риттбергер.
В общей сложности Катарина Витт завоевала 20 международных и национальных наград, что является рекордом в женском одиночном катании.
Закончив в 1988 году любительскую карьеру, выступала в профессиональных ледовых шоу. В 1989 году Витт стала работать по контракту с американской труппой балета на льду «Холидей он айс». В 1992 году она стала чемпионкой мира среди профессионалов. На профессиональной арене её партнерами были Брайан Бойтано и Брайан Орсер. После разрешения выступлений профессионалов на Олимпиадах приняла участие в своей третьей зимней Олимпиаде в 1994 году, где заняла 7-е место.
В 1998 году вышел фильм «Ронин», где она снялась в эпизодической роли русской фигуристки Наташи Кирилловой.
В 2008 году 42-летняя Катарина Витт решила окончательно проститься со льдом. С 16 февраля по 4 марта прошли прощальные выступления «Шоу звезд» в восьми городах Германии.
По завершении карьеры фигуристки Катарина Витт планировала вести телевизионные программы, продюсировать шоу на льду, а также больше времени уделять основанному ею в 2006 году благотворительному фонду, оказывающему помощь детям-инвалидам. В 2010 году Катарина возглавила заявку Мюнхена на проведение Олимпиады-2018.